如何判断一个表达式是否是常量表达式？
目录
判断常量表达式
使用constexpr关键字
使用constexpr函数
C++ 规定的常量表达式规则
C++20 的consteval
编译器错误和警告
常量变量和常量表达式
常量变量
特性
进行判断
常量表达式是指在编译阶段可以被求值并且其值在运行时不会改变的表达式。
判断常量表达式
使用constexpr关键字
常量表达式是指在编译阶段可以被求值并且其值在运行时不会改变的表达式。
constexpr int value1 = 10; // 直接赋值的整数字面量是常量表达式
constexpr int square(int x) {
return x * x; // 整数计算是常量表达式
}
constexpr int value2 = square(5); // 该调用是常量表达式
// 编译错误示例
int a = 5;
constexpr int value3 = a + 10; // a 是运行时变量，这里会导致编译错误使用constexpr函数
可以通过定义一个constexpr函数来测试表达式。只要给定的参数是常量表达式，函数的返回值也将是常量表达式。
constexpr int add(int x, int y) {
return x + y;
}
int main() {
constexpr int result1 = add(3, 4); // 正确，result1 是常量表达式
int a = 2;
constexpr int result2 = add(a, 5); // 错误，a 不是常量表达式
}C++ 规定的常量表达式规则
- 字面量（如整数字面量、浮点字面量、字符字面量等）都是常量表达式。
- 对常量表达式进行的算术运算（例如加法、乘法等）也会得到常量表达式。
- 调用其他constexpr 函数，并给定常量表达式参数的结果是常量表达式。
- 使用enum枚举的值也会被视为常量表达式。
C++20 的consteval
从 C++20 开始，consteval 关键字被引入，标识一个函数必须在编译时进行求值。它保证了被调用的表达式一定是常量表达式。
consteval int multiply(int x, int y) {
return x * y; // 必须在编译时求值
}
int main() {
constexpr int product = multiply(6, 7); // 合法，product 是常量表达式
// int not_constexpr = multiply(6, a); // 这将导致编译错误，因为 a 不是常量表达式
}编译器错误和警告
如果将一个不是常量表达式的值定义为constexpr，编译器将会生成错误消息。这是判断一个表达式是否为常量表达式的实用方法。这样，在编写代码时，如果表达式不能用作常量表达式，编译器会给出指示。
有时候分别常量变量和常量表达式会有些困难，所以查了些资料进行区分。
常量变量和常量表达式
-
常量变量：
const int a = 10;声明了一个常量变量a，其值在初始化后不能更改。这意味着a是一个固定的值，但它是在运行时赋值的，不能用于需要编译时求值的上下文，如数组的大小或模板参数。 -
常量表达式：常量表达式是在编译时就能够求得值的表达式。常量表达式可以直接用于编译时上下文的地方，比如
constexpr关键词所要求的情况。
常量变量
常量变量是指在程序中，其值一旦被初始化后就不能被更改的变量。它们能够保护数据不被意外修改，对于确保程序的安全性和可读性非常重要。常用const关键字进行定义。
特性
初始值固定：
常量变量需要在声明时进行初始化，一旦赋值后，不能再修改。
const int MAX_SIZE = 100; // MAX_SIZE 是一个常量变量不可变性：
通过 const 关键字声明的变量的值在后续代码中不可更改，试图修改它会导致编译错误。
const int a = 10;
a = 20; // 错误：试图改变常量变量的值使用场景：
常量变量常用于定义程序中固定的值或不应该被改变的参数，比如数组的大小、转换因子等。
const float PI = 3.14159f;
const int NUM_DAYS_IN_WEEK = 7;可用于初始定义的基本数据类型或用户定义的类型：
常量变量可以是基本数据类型（如整型、浮点型、字符型等），也可以是自定义类型（如结构体、类等），前提是相关的类/结构体定义了适当的常量成员。
进行判断
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常量变量（
const）：- 值不可变；
- 可以在编译时和运行时使用；
- 适合于固定值的声明。
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常量表达式（
constexpr）：- 在编译时就可以求值；
- 可以用作数组大小、模板参数等编译时需要的上下文。
例：
由于 a 的值是在运行时创建的（尽管它不可修改），编译器无法在编译时将其视为常量表达式。只有那些在编译时能够被求值的表达式才能被认为是常量表达式。
const int a = 10; // a 是一个常量变量，但不是常量表达式（不能作为常量表达式使用）
constexpr int b = 10; // b 是一个常量表达式，可以用在编译时需要的地方，比如数组大小
constexpr int arr[b]; // 合法，b 是常量表达式
// constexpr int arr[a]; // 不合法，a 不是常量表达式