一. const 和constexpr的区别
（一）修饰变量时，const为“运行期常量”，即运行期数据是只读的。而constexpr为“编译期”常量，这是const无法保证的。两者都是对象和函数接口的组成部分。
（二）修饰函数时，与const关键字相比，constexpr关键字不仅可以修饰变量和指针，还可以修饰函数(含构造函数)。注意constexpr用于定义自定义类的对象时，要求该类具有常量构造函数,而使用const定义类对象时，则无此要求。
（三）两者在修饰指针时，行为有所差异。const放在*号前，表示指针指向的内容不能被修改．const放在*号后，表示指针不能被修改；而constexpr关键字只能放在*号前面，并且表示指针所指的内容不能被修改。
二、常量表达式函数
（一）构成constexpr函数的条件
1. 函数体只有单一的return语句（可以通过“：”或递归来扩展）。在C++14中这条己经不再是限制。
2. 函数体必须有返回值（C++11中要求不能是void函数，但C++14己不再限制）
3、constexpr函数内部不能调用非常量表达式的函数，会造成编译失败。
4. return返回语句表达式中不能使用非常量表达式的函数、全局数据，且必须是一个常量表达式。
（二）注意事项
1. 在使用常量表达式函数前，必须先被定义。不能先声明，然后在函数调用后再定义。
2. constexpr函数在调用时若传入的实参均为编译期己知的，则返回编译期常量。只要任何一个实参在编译期未知，则它的运作与普通函数无异，将产生运行期结果。
3. constexpr函数的构成条件不满足时，就会变成一个普通的函数。同时constexpr函数可以同时应用于编译期语境或运行期语境（编译期语境如constexpr int a = func_constexpr(x, y)。运行期语境如int a = func_constexpr(x, y)）。
【编程实验】const和constexpr的差异
#include <iostream> #include <array> using namespace std; int g_count = 0; int normalfunc(int x) { return x; } //constexpr函数（即可当编译期常量表达式函数，也可以当作普通函数使用） constexpr int func1(int x) { return x + 2; } constexpr void func2(){} //普通函数，constexpr必须有非void的返回值类型 constexpr int func3(); //注意这里只声明，定义在main()函数之后 //constexpr int func4() //编译失败 //{ // int x = normalfunc(2); //调用了非constexpr函数！ // return x; //} //幂函数：用于计算base的exp次幂 constexpr int pow(int base, int exp) { //版本1：递归（一条语句）----> C++11要求有且只有一条语句（即return语句)。 //return (exp == 0) ? 1 : base * pow(base, exp - 1); //版本2：非递归（多条语句） --->C++14以上 auto ret = 1; for (int i = 0; i < exp; ++i) { ret *= base; } return ret; } int main() { //1.1 修饰变量时 int x = 0; //非constexpr变量 const int y = 0; constexpr int a = 2; //a为编译期常量 constexpr int b = a + 4; //b为编译期常量 constexpr int c = y + 1; //c为编译期常量，y直接取自符号表，而不是来自内存值。 //constexpr auto m = x; //error，因为x不是常量 const auto n = x; //ok, d为x的副本 constexpr auto N = 10; //std::array<int, n> arr1; //error, n不是编译期常量 std::array<int, N> arr2; //ok, N为编译期常量 std::array<int, c> arr3; //ok, c为编译期常量 constexpr auto exp = 5; std::array<int, pow(3, exp)> arr4; //ok! pow是constexpr函数 //std::array<int, pow(3, x)> arr5; //error! x为运行期变量，从而导致pow返回值为运行期的值 //1.2 constexpr修饰指针时，表示指针本身不可修改！！！（constexpr只能放在*的左侧） constexpr int* ptr2 = &g_count; //ok，全局变量，编译期地址可确定 //ptr2 = nullptr; //注意，与const不同，这里表示ptr2是常量。 *ptr2 = 100; //constexpr int* ptr1 = &x; //error，因为x在栈上分配，在编译期不能确定其地址。 //1.3 修饰函数时 int var1 = func3(); //ok！ func3先声明，使用后定义。 //constexpr int var2 = func3(); //error，在调用函数前，func3必须定义好了（不能只看到声明）。 constexpr int c1 = func1(N); //constexpr语境： 返回值赋值constexpr变量，是constexpr函数（实参也为constexpr）。 int c2 = func1(x); //非constexpr语境：func1用于返回值赋值给普通变量时，当作普通函数使用！ int c3 = func1(N); //非constexpr语境：func1用于返回值赋值给普通变量时，当作普通函数使用！ return 0; } constexpr int func3() //声明放在main之前，这里是定义！ { return 0; }
三、constexpr的应用
（一）定义自定义类的constexpr对象。
1. 自定义类的构造函数须为constexpr函数。
2. constexpr不能用于修饰virtual函数。因为virtual是运行时的行为，与constexpr的意义冲突。
3. C++11中被声明为constexpr成员函数会自动设为const函数，但C++14中不再自动设为const函数。
（二）函数模板： 实例化后的函数是否为constexpr函数，在编译期是不确定的，取决于传入的实参是否为constexpr类型。
（三）constexpr类型的函数递归
1. 利用constexpr进行编译期运算的编程方式称为constexpr元编程
2 .基于模板编译期运算的编程方式，叫模板元编程。
【编程实验】constexpr的应用
#include <iostream> using namespace std; //1. constexpr构造函数和成员函数 class Point { double x, y; public: //常量表达式构造函数 constexpr Point(double x=0, double y=0) noexcept : x(x),y(y){} //成员函数（注意：constexpr不允许用于修饰virtual函数） constexpr double getX() const noexcept { return x;} //constexpr函数，在C++11中默认为const函数。但C++14中取消了，这里加const constexpr double getY() const noexcept { return y;} //以下两个函数在C++11中无法声明为constexpr（C++14可以！），原因如下： //1.C++11中被声明为constexpr成员函数会自动设为const函数，而这两个函数需要更改成员变量的值，这与const成员函数 //却不允许需改成员的值，会产生编译错误。C++14中constexpr函数不再默认为const函数，因此可以修改成员变量。 //2. C++11中constexpr函数不能返回void型，但C++14中不再限制。 constexpr void setX(double newX) noexcept { x = newX; } //C++11中须去掉constexpr; constexpr void setY(double newY) noexcept { y = newY; } }; //计算中点坐标 constexpr Point midpoint(const Point& p1, const Point& p2) noexcept { //p1和p2均为const对象，会调用const版本的getX()和getY() return { (p1.getX() + p2.getX()) / 2, (p1.getY() + p2.getY()) / 2 }; } //返回p相对于原点的中心对称点（C++14） constexpr Point reflection(const Point& p) noexcept { Point ret; ret.setX(-p.getX()); ret.setY(-p.getY()); return ret; } //2. 函数模板：（constexpr元编程） //函数是否为constexpr函数，编译期未知。取决于传入的实参t是否为constexpr变量/对象 template<typename T> constexpr T func(T t) { return t; } struct NotLiteral { int i; NotLiteral():i(5){} //注意：构造函数不是constexpr类型！ }; //3.constexpr类型的递归函数 //3.1 求斐波那契数 constexpr int Fib(int n) { return (n == 1) ? 1 : ((n == 2) ? 1 : Fib(n-1) + Fib(n -2)); } //3.2 模板递归（模板元编程） template<long N> struct Fibonacci { static const long val = Fibonacci<N - 1>::val + Fibonacci<N - 2>::val; }; //特化 template<> struct Fibonacci<2> { static const long val = 1; }; template<> struct Fibonacci<1> { static const long val = 1; }; template<> struct Fibonacci<0> { static const long val = 0; }; void printArray(int a[], int len) { cout << "Fibonacci： "; for (int i=0; i<len; ++i) { cout << a[i] << " "; } cout << endl; } int main() { //1. 用constexpr定义自定义类的对象（要求该类具有constexpr构造函数） constexpr Point p1(9.4, 27.7); //ok, p1为编译期常量 constexpr Point p2{ 28.8, 5.3 }; //ok，同上 //1.1求中点 constexpr auto mid = midpoint(p1, p2); //mid为编译期常量，mid.getX()也是编译期常量！！！ //1.2求关于原点的对称点 constexpr auto reflectedMid = reflection(mid); //2. constexpr型的函数模板 NotLiteral n1; //非constexpr对象 NotLiteral n2 = func(n1); //传入实参为非constexpr对象，func成为普通函数！ //constexpr NotLiteral n3 = func(n1); //error，由于NotLiteral的构造函数不是constexpr类型， //不能用constexpr定义该类型的constexpr的对象！！！ constexpr int a = func(1); //ok，1为constexpr对象 //3. constexpr类型递归函数 int fib1[]{ Fib(11), Fib(12), Fib(13), Fib(14) }; printArray(fib1, 4); int fib2[] = { Fibonacci<11>::val, Fibonacci<12>::val, Fibonacci<13>::val, Fibonacci<14>::val }; printArray(fib1, 4); return 0; } /*输出结果 Fibonacci： 89 144 233 377 Fibonacci： 89 144 233 377 */
