c++++中实现编译期计算的两种主要手段是constexpr和模板元编程。一、constexpr允许在编译期完成函数或变量求值，减少运行时开销，尤其适用于简单数学运算，如square函数；二、模板元编程适合涉及类型选择、条件判断或递归等复杂逻辑，如用模板递归实现阶乘计算；三、结合两者可发挥最大效能，如用constexpr模板函数实现泛型向量长度平方计算，既灵活又高效。
写C++代码时，如果有一些计算可以在编译期完成，而不是等到运行时再去处理，那肯定能提升程序的执行效率。C++提供了两种主要手段来实现编译期计算：
constexpr和模板元编程（Template Metaprogramming）。这两者都能在不牺牲可读性的前提下，让程序跑得更快。
一、用 constexpr
把常量计算提前
constexpr是 C++11 引入的关键字，它允许我们在编译期就完成一些函数或变量的求值。只要函数体足够简单，并且输入参数是常量表达式，就能被编译器优化成一个固定的值。
比如，我们想定义一个数组长度，这个长度由某个函数返回：
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constexpr int square(int x) {
return x * x;
}
int arr[square(5)]; // 编译期就知道是25这种做法的好处很明显：减少运行时开销，提高性能。尤其在嵌入式系统或者高频调用的函数中，把一些逻辑前移到编译阶段，是非常实用的做法。
小贴士：函数必须尽可能“干净”，不能有副作用。从 C++14 开始，constexpr 函数可以包含局部变量、循环等更复杂的结构。如果你希望某个值在编译期确定，记得加上 constexpr，别只用 const。
二、模板元编程做更复杂的编译期运算
当你要做的不是简单的数学运算，而是涉及类型选择、条件判断甚至递归时，模板元编程就是更好的选择了。
例如，计算阶乘可以用模板递归的方式：
templatestruct Factorial { static const int value = N * Factorial ::value; }; template<> struct Factorial<0> { static const int value = 1; }; int main() { std::cout << Factorial<5>::value; // 输出120，编译期就已经算好了 }
这种方式虽然语法有点绕，但优势也很明显：完全在编译期展开，运行时没有任何额外开销。
常见用途包括：
- 类型萃取（type traits）
- 条件编译（如启用某些特性）
- 静态查找表生成
- 编译期断言（static_assert）
不过要注意的是，模板元编程容易写出难以调试的代码，所以建议只在确实需要编译期结果的情况下使用。
三、结合 constexpr 与模板，发挥最大效能
有时候，你可以把
constexpr和模板结合起来，既能利用模板的灵活性，又能享受
constexpr的简洁性。
举个例子，我们可以写一个泛型的向量长度平方计算函数：
templateconstexpr T squared_length(const T (&arr)[N]) { T sum = 0; for (size_t i = 0; i < N; ++i) sum += arr[i] * arr[i]; return sum; } int main() { constexpr int v[] = {3, 4}; static_assert(squared_length(v) == 25); }
这样写不仅能在编译期验证结果，还能适配不同类型的数组，非常灵活。
基本上就这些了。用好
constexpr和模板元编程，能让你的 C++ 程序在运行前就把很多工作搞定，既高效又安全。关键是要理解它们各自的适用场景，别一股脑全往模板里塞，也别该用编译期的地方还拖到运行时去做。
