【C++】对比：const 和 constexpr

这篇文章以后的更新都会在 https://two-plus-two-make-four.blogspot.com/2020/01/const-vs-constexpr.html

@brief:
用 constexpr 修饰的对象，能保证值在编译期就算出来，所以优化得更到位
@warning:
constexpr 在 C++11 中才出现，所以（爆零两行泪

其实，const 并不能代表“常量”，它仅仅是对变量的一个修饰，告诉编译器这个变量只能被初始化，且不能被直接修改（实际上可以通过堆栈溢出等方式修改）。而这个变量的值，可以在运行时也可以在编译时指定。

constexpr 可以用来修饰变量、函数、构造函数。一旦以上任何元素被 constexpr 修饰，那么等于说是告诉编译器 “请大胆地将我看成编译时就能得出常量值的表达式去优化我”。

对于对象来说

const 指的是编译期常量和运行时常量，两者并没有区分
constexpr 特指编译期常量

对于函数来说

C++11 中的 constexpr 指定的函数返回值和参数必须要保证是字面值，而且必须有且只有一行 return 代码，这给函数的设计者带来了更多的限制，比如通常只能通过 return 三目运算符 + 递归 来计算返回的字面值。

而 C++14 中只要保证返回值和参数是字面值就行了，函数体中可以加入更多的语句，方便了更灵活的计算。

const 可以修饰类的成员函数，被修饰的函数在执行期间不会改变对象的值。

class Person
{
public:
    string getName() const;
    void setAge() const;

private:
    string name;
    mutable int age;
}

// 可以执行
string
Person::getName() const
{
    return this->name;
}

// 不能执行
string Person::getName() const
{
    this->name = "test";
    return this->name;
}

//可以执行
void Person::setAge() const
{
    ++age;
}

假设此函数没有 public 限定，且 name 数据成员没有使用 mutable 修饰，那么此函数在调用期间不会改变 this 所指的对象，也就是说，如果某个被修饰成 const 的成员函数在执行期间改变了 this 中的数据成员，那么这个函数会报错。

如果在此类函数中改变了使用 mutable 修饰的数据成员，这是允许的。

constexpr 修饰的函数，返回值不一定是编译期常量

constexpr int foo(int i)
{
    return ++i;
}

int main()
{
    int i = 10;
    // 成功调用
    array<int, foo(5)> arr;
    // 成功调用
    foo(i);
    // 错误
    array<int, foo(i)> arr1;
    return 0;
}

上面的代码中，第一次和第二次执行都是正确的，第三次执行会报错。

• 第一次中，foo(5) 使用的是常量表达式 5，所以在编译期间就可以得出结果，从而确定 array 的大小，所以这个声明是正确的；
• 第二次中，foo(i) 使用的是变量，在运行时可以得到结果，所以这个调用是正确的；
• 第三次中，foo(i) 使用的是变量，在运行时才能得到结果，但 array 的声明要求在编译期就必须要确定其大小，且不能改变，所以这个声明是错误的。

所以，对于 constexpr 修饰的函数，如果其传入的参数可以在编译期算出来，那么这个函数就会产生编译期的值。如果传入的参数不能在编译时期计算出来，那么 constexpr 修饰的函数就和普通函数一样了。