C++：const和constexpr两个关键字

在 C++ 中，constexpr 和 const 是两个关键字，用于定义常量，但它们有不同的语义和用途。以下是它们的详细对比和示例：

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1. const

• 含义：表示变量是只读的，其值在程序运行期间不能被修改。
• 初始化：可以在运行时（run-time）进行初始化。
• 用法：
  • 通常用于修饰变量、函数参数或返回值。
  • 不能保证变量在编译期求值。

示例

const int x = 10; // 编译时常量
int y = 20;
const int z = y;  // z 的值在运行时初始化

特点

• const 变量可以指向编译期或运行期的值。
• 可以用作指针修饰符：

  const int* p = &x;  // 指向常量的指针
  int* const q = &y;  // 常量指针
  const int* const r = &x; // 指向常量的常量指针
  

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2. constexpr

• 含义：表示变量或函数的值是常量表达式，必须在编译期可以确定。
• 初始化：要求表达式必须在编译时求值。
• 用法：
  • 通常用于修饰常量或函数。
  • 常与模板和编译时计算配合使用。

示例

constexpr int x = 10;   // 编译时常量
constexpr int square(int n) { return n * n; } // constexpr 函数
constexpr int y = square(4);  // 编译期计算，结果为 16

特点

• constexpr 确保值在编译时已知，因此适用于需要编译期常量的场景（例如数组大小）。
• 既可以用于修饰变量，也可以用于修饰函数：

  constexpr int arrSize = 10;
  int arr[arrSize]; // 合法，因为 arrSize 是编译时常量
  

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对比

特性	const	constexpr
初始化时间	运行时或编译时	编译时
修饰范围	变量、指针、函数参数	变量、指针、函数
编译期常量要求	不要求	必须是编译期常量
主要用途	防止变量被修改	用于编译时常量计算和优化
示例	const int x = 10;	constexpr int x = 10;

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混合使用

可以将 const 和 constexpr 一起使用：

constexpr int x = 10;
const int* ptr = &x;  // 指向 constexpr 变量的 const 指针

但是不能将 constexpr 变量的地址赋给非 constexpr 修饰的指针，因为这样可能打破编译期常量的语义。

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适用场景

1. 使用 const：

   • 如果变量的值在运行时才能确定。
   • 如果只需要禁止变量的修改，不关心编译期计算。

2. 使用 constexpr：

   • 如果需要强制在编译时求值（例如模板元编程、数组大小、性能优化）。
   • 编译期常量计算函数的定义。