constexpr和常量表达式

1、常量表达式是什么

在编译时就能确定其值的表达式。换句话说，常量表达式的值在编译过程中就已经是已知且不会改变的。常量表达式是由 数据类型 和 初始值 共同决定的。（注意区分const 和 常量表达式）

常量表达式的特点：

• 值在编译时已知：常量表达式的值在编译阶段就能确定，而不是在运行时。
• 不会改变：常量表达式的值一旦确定，就不会再改变。
• 不包含函数调用：除了几个特定的内置函数（如sizeof）外，常量表达式通常-不包含函数调用，因为函数调用可能会在运行时产生不同的结果。
• 通常用于初始化常量：常量表达式常用于初始化常量，如数组的大小、枚举值、constexpr变量等。

以下为几个例子：

const int a1 = 10;      //a1为常量表达式
const int a2 = a1 + 10;     //a2为常量表达式
int a3 = 10;        //a3不为常量表达式，非const int类型
const int a4 = fun();   //需要运行时确定值，非编译时期

2、constexpr

constexpr是C++中的一个关键字，用于指定常量表达式。
constexpr函数是能用于常量表达式的函数，它们的返回值类型及所有形参的类型都必须是字面值类型，并且函数体中必须有且只有一条return语句。constexpr函数被隐式地指定为内联函数，以便在编译过程中随时展开。

int fun()
{return 10;
}int main()
{constexpr int a = 10;constexpr int b = a + 10;constexpr int c = fun();        //error，fun函数必须是constexpr类型return 0;
}

constexpr int fun()
{}int main()
{constexpr int a = 10;constexpr int b = a + 10;constexpr int c = fun();    //error，fun函数必须有返回值return 0;
}

3、constexpr和指针

在C++中，constexpr用于指示一个值或表达式是常量表达式，它的值在编译时是已知的且不会改变。

以下是关于constexpr和指针的一些要点：

1. 指向常量的指针：
   一个指针可以是constexpr，如果它指向的对象是常量，并且该指针在初始化后不会改变。但是，这并不保证所指向的对象的内容也是常量（只是指针本身是常量）。

   constexpr int* ptr = &a; // 指向常量的指针
   // 注意：a 必须是一个在编译时已知地址的常量
   

2. 指向字面量的指针：
   指向字符串字面量或其他字面量的指针也可以是constexpr，因为这些字面量的地址在编译时是已知的。

   constexpr char* str = "Hello, constexpr!"; // 指向字符串字面量的指针
   

3. 指针的初始化：
   constexpr指针必须在声明时初始化，并且之后不能修改。

   constexpr int value = 42;
   constexpr int* ptr = &value; // 正确：在声明时初始化
   ptr = &anotherValue; // 错误：不能修改constexpr指针
   

4. 指针运算：
   由于constexpr指针指向的值在编译时是已知的，因此你不能对它们进行指针运算（如递增或递减），除非这些运算的结果在编译时也是已知的。

5. 指向数组的指针：
   你可以有一个constexpr指针指向数组的首元素，但这并不意味着整个数组都是constexpr。只有数组的内容在编译时已知，并且数组本身被声明为constexpr时，这样的数组才是constexpr数组。

6. 指向非常量数据的constexpr指针：
   虽然技术上可以有一个constexpr指针指向非常量数据（即不是const的数据），但这样做通常没有太多意义，因为constexpr的主要目的是表示编译时常量。

7. constexpr函数和指针：
   在constexpr函数中，你可以返回指向常量数据的指针，但返回的指针必须指向在编译时已知地址的对象。

   constexpr int* getPointer() {static int value = 42; // 静态局部变量具有固定的地址return &value;
   }