const vs constexpr 变量

Question

以下定义有区别吗？

const     double PI = 3.141592653589793;
constexpr double PI = 3.141592653589793;

如果不是，C++11 中首选哪种风格？

Answer 1

我相信是有区别的。让我们重命名它们，以便我们可以更轻松地讨论它们：

const     double PI1 = 3.141592653589793;
constexpr double PI2 = 3.141592653589793;

PI1 和 PI2 都是常量，这意味着您不能修改它们。然而 only PI2 是一个编译时常量。它应在编译时初始化。 PI1 可以在编译时或运行时初始化。此外，only PI2 可以在需要编译时常量的上下文中使用。例如：

constexpr double PI3 = PI1;  // error

但是：

constexpr double PI3 = PI2;  // ok

和：

static_assert(PI1 == 3.141592653589793, "");  // error

但是：

static_assert(PI2 == 3.141592653589793, "");  // ok

至于你应该使用哪个？使用满足您需求的任何一个。你想确保你有一个编译时间常数，可以在需要编译时间常数的上下文中使用吗？您希望能够通过在运行时完成的计算来初始化它吗？等等。

Answer 2

constexpr 符号常量必须被赋予一个在编译时已知的值。 例如：

constexpr int max = 100; 
void use(int n)
{
    constexpr int c1 = max+7; // OK: c1 is 107
    constexpr int c2 = n+7;   // Error: we don’t know the value of c2
    // ...
}

要处理“变量”的值在编译时使用未知值初始化但在初始化后从未更改的情况， C++ 提供了第二种形式的常量（const）。 例如：

constexpr int max = 100; 
void use(int n)
{
    constexpr int c1 = max+7; // OK: c1 is 107
    const int c2 = n+7; // OK, but don’t try to change the value of c2
    // ...
    c2 = 7; // error: c2 is a const
}

这种“const 变量”很常见，原因有两个：

1. C++98 没有 constexpr，所以人们使用 const。
2. 列表项“变量”不是常量表达式（它们的值在编译时未知）但在之后不更改值 初始化本身就非常有用。

参考：Stroustrup 的“编程：使用 C++ 的原理和实践”

Answer 3

constexpr 表示在编译期间是常量且已知的值。
const 表示仅是常量的值；编译时不需要知道。

int sz;
constexpr auto arraySize1 = sz;    // error! sz's value unknown at compilation
std::array<int, sz> data1;         // error! same problem

constexpr auto arraySize2 = 10;    // fine, 10 is a compile-time constant
std::array<int, arraySize2> data2; // fine, arraySize2 is constexpr

请注意，const 不提供与 constexpr 相同的保证，因为 const 对象不需要使用编译期间已知的值进行初始化。

int sz;
const auto arraySize = sz;       // fine, arraySize is const copy of sz
std::array<int, arraySize> data; // error! arraySize's value unknown at compilation

所有 constexpr 对象都是 const，但并非所有 const 对象都是 constexpr。

如果你想让编译器保证一个变量的值可以 在需要编译时常量的上下文中使用，可以使用的工具是 constexpr，而不是 const。

Answer 4

这里没有区别，但当你的类型有构造函数时，这很重要。

struct S {
    constexpr S(int);
};

const S s0(0);
constexpr S s1(1);

s0 是一个常量，但它不承诺在编译时被初始化。 s1 被标记为constexpr，所以它是一个常量，并且因为S 的构造函数也被标记为constexpr，所以它会在编译时被初始化。

这很重要，因为在运行时初始化会很耗时，并且您希望将这项工作推到编译器上，这也很耗时，但不会减慢编译程序的执行时间