const vs constexpr关于变量


303

以下定义之间有区别吗?

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

如果不是,在C ++ 11中首选哪种样式?



两者都是编译时常数。但是您可以对第一个进行const_cast写入。但是,任何编译器都会对其进行优化,因为这不会影响在编译时发生的“读取”。
Bonita Montero,

Answers:


346

我相信有区别。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;

这两个PI1PI2是不变的,这意味着你不能修改它们。但是,只有 PI2一个编译时常数。它在编译时初始化。 PI1可以在编译时或运行时初始化。此外,只能 PI2在需要编译时常数的上下文中使用。例如:

constexpr double PI3 = PI1;  // error

但:

constexpr double PI3 = PI2;  // ok

和:

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

但:

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

至于您应该使用哪个?使用满足您需求的任何一种。是否要确保您有一个可在需要编译时常数的上下文中使用的编译时常数?您是否希望能够通过在运行时完成的计算来对其进行初始化?等等。


60
你确定吗?因为const int N = 10; char a[N];有效,所以数组边界必须是编译时常量。
fredoverflow 2012年

10
我确信就我编写的示例而言(在发布之前对它们进行了测试)。但是,我的编译器确实允许我转换PI1为在数组中使用的编译时积分常量,但不能用作非类型的积分模板参数。因此,PI1对整数类型的编译时可转换性在我看来有点不受欢迎。
Howard Hinnant 2012年

34
@FredOverflow:非常量数组索引已经“工作”了大约十年了(例如,有一个g ++扩展名),但这并不意味着它是严格合法的C ++(尽管一些最新的C或C ++标准使它合法)忘了哪一个)。至于编译时常量的差异,模板参数和用作enum初始化程序是const和之间的两个唯一显着差异constexprdouble无论如何都不起作用)。
戴蒙2012年

17
5.19常量表达式[expr.const]的第4段也是(非规范)注释,该注释著名地概述了允许实现在编译时与运行时以不同的方式(例如,就准确性而言)进行浮点算术。因此1 / PI11 / PI2可能会产生不同的结果。但是,我认为这种技术性不如该答案中的建议那么重要。
Luc Danton 2012年

4
但这constexpr double PI3 = PI1;对我来说是正确的。(MSVS2013 CTP)。我究竟做错了什么?
NuPagadi 2014年

77

这里没有区别,但是当您的类型具有构造函数时,这很重要。

struct S {
    constexpr S(int);
};

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

s0是一个常量,但不能保证在编译时进行初始化。s1被标记为constexpr,因此它是一个常量,并且由于S还标记了的构造函数constexpr,因此它将在编译时初始化。

通常这很重要,这在运行时进行初始化会很耗时,并且您希望将其推到编译器上时,这也是很费时的,但是不会减慢已编译程序的执行时间


3
我同意:我得出的结论是,constexpr如果无法对对象进行编译时计算,则将导致诊断。尚不清楚的是,是否应该在编译时执行一个期望常量参数的函数,否则该参数应声明为const而不是constexpr:即,constexpr int foo(S)如果我调用,该参数将在编译时执行foo(s0)
Matthieu M. 2012年

4
@MatthieuM:我怀疑是否foo(s0)会在编译时执行,但您永远不会知道:允许编译器进行此类优化。当然,gcc 4.7.2和clang 3.2都不允许我编译constexpr a = foo(s0);
rici 2012年

50

constexpr指示在编译期间是恒定且已知的值。
const表示唯一的值;在编译过程中不一定要知道。

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不能提供与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。

如果希望编译器保证变量具有可以在需要编译时常量的上下文中使用的值,则要达到的工具是constexpr,而不是const。


2
我非常喜欢您的解释。.请您多谈一谈在现实生活中我们可能需要在哪里使用编译时间常数的情况。
Mayukh Sarkar

1
@MayukhSarkar只要谷歌C ++为什么constexpr,如stackoverflow.com/questions/4748083/...
underscore_d

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constexpr符号常数,所以必须考虑到在编译时已知的值。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
    // ...
}

为了处理“变量”的值被编译时不知道但在初始化后从未更改的值处理的情况,C ++提供了常量的第二种形式(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
}

这样的“ const变量”很常见,原因有两个:

  1. C ++ 98没有constexpr,因此人们使用const
  2. 不是常量表达式的列表项“变量”(它们的值在编译时未知),但是在初始化后不更改值本身就非常有用。

参考:Stroustrup的“编程:使用C ++的原理和实践”


25
也许您应该提到答案中的文字是逐字逐句
摘录
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