C++11—constexpr

constexpr

constexpr是C++11中新增的关键字，其语义是“常量表达式”，也就是在编译期可求值的表达式。声明为constexpr的必须是一个常量，并且只能用常量或者常量表达式来初始化。

最基础的常量表达式就是字面值或全局变量/函数的地址或sizeof等关键字返回的结果，而其它常量表达式都是由基础表达式通过各种确定的运算得到的。constexpr值可用于enum、switch、数组长度等场合。

一个constexpr指针的初始值必须是nullptr或者0，或者是存储某个固定地址的对象。函数体中定义的变量并非存放在固定地址中，因此constexpr指针不可以指向这样的变量。相反的，对于所有函数体之外的对象地址是固定不变的，可以用constexpr来定义。必须明确一点，在constexpr声明中，如果定义了一个指针，限定符号constexpr仅仅对指针有效，与指针所指对象无关。

constexpr所修饰的变量一定是编译期可求值的，所修饰的函数在其所有参数都是constexpr时，一定会返回constexpr。

constexpr int Inc(int i) {
    return i + 1;
}
constexpr int a = Inc(1); // ok
constexpr int b = Inc(cin.get()); // !error
constexpr int c = a * 2 + 1; // ok

constexpr还能用于修饰类的构造函数，即保证如果提供给该构造函数的参数都是constexpr，那么产生的对象中的所有成员都会是constexpr，该对象也就是constexpr对象了，可用于各种只能使用constexpr的场合。注意，constexpr构造函数必须有一个空的函数体，即所有成员变量的初始化都放到初始化列表中。

struct A {
    constexpr A(int xx, int yy): x(xx), y(yy) {}
    int x, y;
};
constexpr A a(1, 2);
enum {SIZE_X = a.x, SIZE_Y = a.y};

constexpr的好处：

是一种很强的约束，更好地保证程序的正确语义不被破坏。
编译器可以在编译期对constexpr的代码进行非常大的优化，比如将用到的constexpr表达式都直接替换成最终结果等。
相比宏来说，没有额外的开销，但更安全可靠。