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c++中const和constexpr的区别_编译期常量与运行时常量辨析

冰火之心
发布: 2025-09-28 10:36:01
原创
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const 变量在运行期或编译期确定值,而 constexpr 必须在编译期确定值;constexpr 用于需要编译期计算的场景,如数组大小、模板参数等,且 constexpr 函数可在编译期求值,const 成员函数则保证不修改对象状态;应优先使用 constexpr 以提升性能和安全性。

c++中const和constexpr的区别_编译期常量与运行时常量辨析

constconstexpr 都用于表示不可变的值,但它们在语义和使用时机上有本质区别。理解两者的差异,关键在于“何时确定值”以及“能否用于编译期上下文”。

const 是运行期常量(也可能在编译期)

const 修饰的变量表示“只读”,其值一旦初始化就不能修改。但它不强制要求在编译期确定值。

例如:

const int a = 5; // 编译期常量
const int b = rand(); // 合法,运行期才确定值

尽管 a 的值在编译时已知,但编译器不一定将其当作编译期常量处理。比如下面的代码可能无法通过:

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int arr[a]; // 可能在某些编译器中允许(a是字面量常量表达式)
int arr2[b]; // 错误!b不是编译期常量,不能作为数组大小

也就是说,const 变量是否能在编译期使用,取决于它的初始化值是否是常量表达式。

constexpr 是真正的编译期常量

constexpr 要求变量或函数的值必须在编译期就能计算出来。它比 const 更严格。

例如:

constexpr int x = 5; // 正确,5是编译期常量
constexpr int y = rand(); // 错误!rand()是运行时函数
constexpr int square(int n) { return n * n; } // constexpr 函数
constexpr int z = square(10); // 正确,结果在编译期算出

constexpr 变量一定是 const,但 const 不一定是 constexpr。

只有 constexpr 变量才能用在需要编译期常量的场景,比如:

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  • 数组大小
  • 模板非类型参数
  • 枚举值
  • case 标签

函数中的 constexpr 与 const

除了变量,函数也可以用 constexpr 修饰。这样的函数在传入编译期常量参数时,可以在编译期求值;否则退化为普通函数在运行时执行。

constexpr int add(int a, int b) {
return a + b;
}

int n = 3;
constexpr int c1 = add(2, 3); // 编译期计算,结果为5
int c2 = add(n, 4); // 运行时计算,但函数仍合法

而 const 成员函数(类中)表示该函数不会修改对象状态,这与 constexpr 完全不同语义:

class MyClass {
int value;
public:
constexpr int get() const { return value; } // const 表示不修改成员,constexpr 表示可编译期求值
};

如何选择:const 还是 constexpr?

如果你希望变量或函数能用于编译期上下文(如模板参数、数组长度等),就必须使用 constexpr。

如果只是想防止修改,且值可能来自运行时输入,则使用 const。

最佳实践是:只要可能,就用 constexpr。它更安全、性能更好,还能帮助编译器优化。

例如:

constexpr double pi() { return 3.1415926; }
constexpr int size = 100;

这些都能在编译期直接展开,无需运行时开销。

基本上就这些。简单说:const 保证“不可变”,constexpr 保证“编译期可计算”。前者是运行时常量,后者是真正的编译期常量。

以上就是c++++中const和constexpr的区别_编译期常量与运行时常量辨析的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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