constexpr关键字用于声明编译时可计算的变量或函数,如constexpr int val = square(5);可作数组大小,factorial函数在参数为编译时常量时于编译期求值。

在C++中,constexpr 是一个关键字,用于指示某个值或函数可以在编译时计算。使用 constexpr 可以将计算从运行时转移到编译时,从而提升程序性能,并允许在需要常量表达式的地方使用这些结果(比如数组大小、模板参数等)。
constexpr 基本用法
你可以将变量、函数和构造函数标记为 constexpr,前提是它们的值或行为在编译时是可确定的。
constexpr 变量:
constexpr int square(int x) { return x * x;}constexpr int val = square(5); // 编译时计算,val = 25int arr[val]; // 合法:val 是编译期常量
这里 square(5) 在编译时就被计算成 25,因此可以用来定义数组大小。
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constexpr 函数
一个 constexpr 函数在传入的是编译时常量时,会在编译时求值;否则退化为普通函数在运行时执行。
constexpr int factorial(int n) { return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);}
调用方式:
constexpr int fact5 = factorial(5); // 编译时计算,结果为 120int n = 4;int fact_n = factorial(n); // 运行时计算
注意:从 C++14 开始,constexpr 函数内部可以包含更复杂的语句,如循环、局部变量等。C++11 则限制较多,只能包含一条 return 语句。
constexpr 与模板结合
结合模板可以实现强大的编译期计算能力。
templatestruct Factorial { static constexpr int value = N * Factorial::value;};templatestruct Factorial {static constexpr int value = 1;};
// 使用constexpr int result = Factorial::value; // 120,完全在编译期计算
这是经典的编译期递归计算,利用模板特化终止递归。
constexpr 构造函数和对象
你也可以定义 constexpr 构造函数,创建编译期常量对象。
struct Point { constexpr Point(double x, double y) : x(x), y(y) {} double x, y;};constexpr Point origin(0.0, 0.0); // 编译期创建对象
只要构造函数满足条件(参数是常量表达式、初始化合法),就能在编译时构造对象。
基本上就这些。合理使用 constexpr 能让代码更高效、更安全,尤其适合数学计算、配置常量、类型元编程等场景。注意确保输入是常量表达式,否则无法触发编译期计算。不复杂但容易忽略细节。
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