3、const与constexpr

初遇到constexpr真的是有点懵比，看了很多博客也没看懂，不知道是我太笨，还是别人写的太深奥？总之经过一番折腾算是入门了。一下是我个人总结，有不对的地方望指出。

一、学习const与constexpr必须要先知道一下几个概念：

1、constexpr是constant expression的缩写。顾名思义“常量 表达式”

2、何为常量表达式（constant expression）：是指由编译器求值的表达式。

      在这里在解释一下编译器求值概念：编译系统由预处理器、编译器、汇编器、连接器四部分组成

      一个源文件到一个可执行文件要经过这四部分，所谓的编译器求值指的就是第二部分编译器部分，

二、  C++中的const与constexpr都是与“常量”有关的两个概念。

1、C++中的const兼容了C语言中的const。

（1）C语言中的const:

        ① 编译器可以把声明带 const 限定类型的对象放到只读内存中。

        ② const 语义仅应用到左值表达式

        ③  指代 const 限定类型对象的左值表达式，和指代拥有至少一个 const 限定类型成员（包含为聚合体或联合体所递归含有的成员）的结构体或联合体的左值表达式，不是可修改左值。具体而言，它们不可赋值：

const int n = 1; // const 类型对象
n = 2; // 错误： n 的类型为 const 限定
 
int x = 2; // 无限定类型对下
const int* p = &x;
*p = 3; // 错误：左值 *p 的类型为 const 限定
 
struct {int a; const int b; } s1 = {.b=1}, s2 = {.b=2};
s1 = s2; // 错误： s1 的类型无限定，但它有 const 成员

      const 限定的结构体或联合体类型的成员，取得它所属类型的限定版本（在用 . 运算符或 -> 运算符访问时）。

struct s { int i; const int ci; } s;
// s.i 的类型为 int ， s.ci 的类型为 const int
const struct s cs;
// cs.i 和 cs.ci 的类型都是 const int

若以 const 类型限定符声明数组类型（通过使用 typedef ），则数组类型无 const 限定，但其元素类型有。若以 const 类型限定符声明函数类型（通过使用 typedef ），则行为未定义。

typedef int A[2][3];
const A a = {{4, 5, 6}, {7, 8, 9}}; // const int 的数组的数组
int* pi = a[0]; // 错误： a[0] 拥有 const int* 类型

指向非 const 类型的指针能隐式转换成指向同一或兼容类型的 const 限定版本的指针。能用转型表达式进行逆向转换。

int* p = 0;
const int* cp = p; // OK ：添加限定符（ int 到 const int ）
p = cp; // 错误：舍弃限定符（ const int 到 int ）
p = (int*)cp; // OK ：转型

注意指向指向 T 指针的指针不可转换为指向指向 const T 指针的指针；对于要兼容的二个类型，其限定必须等同。

char *p = 0;
const char **cpp = &p; // 错误： char* 与 const char* 不是兼容类型
char * const *pcp = &p; // OK ：添加限定符（ char * 到 char *const ）

 

 

2、constexpre的用法：

• constexpr - 指定变量或函数的值可在常量表达式中出现

• 解释

  constexpr 说明符声明可以在编译时求得函数或变量的值。然后这些变量和函数（若给定了合适的函数实参）即可用于仅允许编译时常量表达式之处。用于对象或非静态成员函数 (C++14 前)声明的 constexpr 说明符蕴含 const。用于函数声明的 constexpr说明符或 static 成员变量 (C++17 起)蕴含 inline。若函数或函数模板的任何声明拥有 constexpr 说明符，则每个声明必须都含有该说明符。

• constexpr 变量必须满足下列要求： 

• 其类型必须是字面类型 (LiteralType) 。
• 它必须被立即初始化
• 其初始化的全表达式，包括所有隐式转换、构造函数调用等，都必须是常量表达式

constexpr 函数必须满足下列要求：

 

其函数体必须不是函数 try 块

(C++20 前)

• 函数体必须被弃置或预置，或只含有下列内容：

• 空语句（仅分号）
• static_assert 声明
• 不定义类或枚举的 typedef 声明及别名声明
• using 声明
• using 指令
• 恰好一条 return 语句，若函数不是构造函数。

(C++14 前)

• 函数体必须不含：

• goto 语句
• 拥有除 case 和 default 之外的标号的语句

try 块 asm 声明 不进行初始化的变量定义。

(C++20 前)

• 非字面类型的变量定义
• 静态或线程存储期变量的定义

（=default; 或 =delete; 的函数体不含任何上述内容。）

(C++14 起)

• 它必须非虚

  (C++20 前)

  它必须不是协程

  (C++20 起)

• 其返回类型（若存在）必须是字面类型 (LiteralType)
• 其每个参数都必须是字面类型 (LiteralType)
• 对于构造函数与析构函数 (C++20 起)，该类必须无虚基类
• 至少存在一组实参值，使得函数的一个调用为核心常量表达式的被求值的子表达式（对于构造函数为足以用于常量初始化器）(C++14 起)。不要求对这点的诊断。