关于c++:C中const和constexpr的作用

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背景

const 关键字

constexpr 关键字

总结

背景

很多 C++ 的初学者看到 const 这个关键字的第一反馈都是一头雾水，次要是因为 const 能够呈现在很多的地位，以及前面退出的 constexpr 更是经常感到困惑，明天就为大家一一解释呈现它们的含意和以及作用

const 关键字

1. const 润饰变量

这是最根本的一种用法，顾名思义，就是将该变量润饰为常量，从而不能够批改。很多的全局变量都是通过常量来进行润饰，须要留神的是，应用 const 关键字润饰的变量须要立即初始化

// 润饰局部变量，全局变量，成员变量
const int a = 2;
a = 3;    // 谬误，表达式必须是可批改的左值，意思就是 a 是个常量，无奈批改

// 还有人习惯这种写法，作用是一样的，看集体爱好即可
int const b = 22;

// 润饰函数参数
void test(const int num) {num = 3;    // 谬误，表达式必须是可批改的左值，意思就是参数 num 是个常量，无奈批改}

2. 润饰指针

尽管指针也是一种变量，不过当 const 与指针呈现在一起的时候，地位的不同会产生不同的作用，所以独自拎进去讲

// 第一种状况：指针常量
int a = 2;
const int *p = &a;    // const 作用：使其无奈通过指针来批改变量
*p = 3;    // 谬误，表达式必须是可批改的左值
a = 4; // 正确
cout << *p << endl;    // 4
// 同样地，有人习惯这种写法，作用是一样的，看集体爱好即可
int const *p2 = &a;

// 第二种状况：常量指针
int a = 2;
int* const p = &a;    // const 作用：使指针 p 无奈指向其余变量
int b = 3;
p = &b;    // 谬误，表达式必须是可批改的左值

3. 润饰函数

const用于润饰函数也是最困惑的中央，次要起因在于它能够呈现在不同的中央，并且每一个都有不同的含意。接下来为一一为大家解释

// 润饰函数返回值，这种用法毫无意义，它的作用相当于将返回值润饰为了常量，然而返回值是一个将亡值，在返回之后要么赋值给了其余的变量，而后其余变量能够持续批改，要么就随着来到作用域而被开释内存。所以通常不会这么应用。const int getNum() {return 3;}

// 润饰成员函数，通常加在成员函数的开端，作用申明该成员函数为只读函数，即无奈批改任何成员变量的值
class Student {
   public:
    void test() const {
        member = 3;    // 谬误，表达式必须是可批改的左值，因为 member 是成员变量，而 test 函数被 const 润饰过后无奈批改成员变量
        int b = 3;
        b = 4;    // 正确
    }

   private:
    int member = 2;
};

4. const 援用

这是 const 最罕用的一种形式，通常用于函数的参数列表中，因为咱们晓得在 C++ 中函数参数有 3 中传递形式，别离是 值传递 ， 指针传递 （或者叫地址传递）， 援用传递，前两种在传递时都会发成拷贝行为

指针自身也是一个变量，在 32 位操作系统下占用 4 个字节，64 位零碎占用 8 个字节，尽管的拷贝老本会低一点，然而在大量的调用过程中也比拟可观

所以通常咱们采纳传递援用的形式，因为援用只是变量的一个别名，不占用内存，所以不会产生拷贝行为。然而援用传递有一个问题，那就是形参能够扭转实参的值。所以为了防止意外批改导致实参的值产生改，通常会采纳 const 加上援用的形式传递参数

void test(const Student &s) {...}

constexpr 关键字

constexpr是 C++11 中引入的一个关键字，它的作用次要是用来润饰一些函数和变量，使其成为常量表达式，从而在编译器就能够进行计算，进一步提高程序运行期的效率

常量表达式：指的是有一个或多个常量组成的表达式，在理论开发中常常会接触到常量表达式，比方数组长度就必须是一个常量表达式

int arr[5];    //    正确，长度 5 是由 1 个常量组成的常量表达式
int arr2[3 + 4];    // 正确，长度 3 + 4 是由 2 个常量组成的常量表达式
int n = 10;
int arr3[n];    // 谬误，长度 n 是由变量形成，不是常量表达式

1. 润饰变量

由此能够看出，只有是常量表达式，咱们就能够通过 constexpr 来进行润饰，从而进步程序的效率，比方上面这样

contexpr int n = 2 + 2;    // 正确，2+ 2 是常量表达式，n 将会在编译器进行计算
int arr[n] = {11, 22, 33, 44};    // 正确，n 是一个常量表达式
cout << arr[2] << endl;    // 33

2. 润饰一般函数

constexpr还能够用于润饰函数的返回值，在 C++11 中被 constexpr 润饰的函数只能是非 void 类型的函数，而且必须十分简短，通常只有一句 return 表达式。不过在后续的 C++14/17/20 规范中进一步的放宽了这了限度，都能够通过编译了

constexpr int test() {return 1 + 1;}

3. 润饰构造函数

constexpr还能够用于润饰自定义类型，不过有一个前提条件，就是该自定义类型具备 constexpr 润饰的构造函数，并且该构造函数不能有具体实现，否则会编译报错

class Student {
   public:
    constexpr Student(const char* name, int age) : name_(name), age_(age) {}

    void print() const { cout << name_ << '' << age_ <<'\n';}

   private:
    const char* name_;
    int age_;
};

void test() {constexpr Student s{"zhangsan", 18};
    s.print();}

总结

const能够润饰编译期和运行期的常量，而 constexpr 只能润饰编译期的常量

const在依然能够通过 const_cast 类型转换来批改值，而 constexpr 是不能够批改的，其实能够将 const 了解为只读变量更合乎其含意

const只能用于非动态成员函数，而 constexpr 能够和成员，非成员，构造函数一起应用

再有常量示意的场景，尽可能的加上 constexpr 来让编译期进行计算

然而大面积的 constexpr 也会面临相应的减少编译工夫的危险