C++11新特性之constexpr

1.介绍 

        constexpr是C++11标准引入的关键字，用于声明常量表达式，其目的是让一些计算在编译时就能完成，从而提高程序的性能与安全性。（因为只需要执行一次）

        在介绍其用法前，先解释一下常量表达式的含义。

        常量表达式指的是由多个常量组成的表达式，其成员都为常量，其值无法修改。

例如：

int num[10];//正确

int num[6 + 4];//正确

int length = 10;
int num[length];//错误，length是变量

        第一个和第二个都是常量表达式，第三个不是，因为length是变量。

2.constexpr用法

        （1）constexpr修饰普通变量。

constexpr int num = 10;

        这里num就是个编译时常量，编译器在编译阶段就知道它的值为10；

        （2）constexpr修饰函数。

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

        这种函数称为常量表达式函数。需要满足以下条件：

        1.只能包含一条返回语句，不能进行其他操作。

        2.函数必须有返回值，且为常量。

        （3）constexpr修饰类的构造函数

        对于C++内置类型的数据，可以直接用constexpr修饰，但自定义的数据类型，直接用constexpr修饰是不行的。若想自定义一个可产生常量的类型，需要在该类型的内部添加一个常量构造函数。例如：

//自定义类型的定义
struct myType {
    constexpr myType(char *name,int age):name(name),age(age){};
    const char* name;
    int age;
    //其它结构体成员
};

注意事项：该构造函数的函数体需为空，且采用初始化列表的方式赋值时必须使用常量表达式。

        （4）constexpr修饰模版函数

        constexpr可以修饰模版函数，但由于其类型的不确定性，模版实例化后的函数是否符合常量表达式也不确定。因此，C++11规定,模版函数实例化结果不满足常量表达式的，自动忽略constexpr。函数就相当于一个普通函数了。

#include <iostream>
using namespace std;
//自定义类型的定义
struct myType {
    const char* name;
    int age;
    //其它结构体成员
};
//模板函数
template<typename T>
constexpr T dispaly(T t){
    return t;
}
int main()
{
    struct myType stu{"zhangsan",10};
    //普通函数
    struct myType ret = dispaly(stu);
    cout << ret.name << " " << ret.age << endl;
    //常量表达式函数
    constexpr int ret1 = dispaly(10);
    cout << ret1 << endl;
    return 0;
}

3.constexpr与const的区别

        C++11标准中，将两者功能进行了划分：

                凡是表达“只读”语义的场景都用const。

                凡是表达“常量”语义的场景都用constexpr。 

        但在大部分情况下，二者是可以混用的。

4.总结

        创建constexpr关键字的核心还是为了优化程序的执行效率。因此，在使用时就围绕这个方向进行使用，使程序执行效率达到最优。