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- const修饰常量，但是const并未区分编译时常量和运行时常量，而constexpr则只能是编译时常量，在C++11中提出。
- 这篇文章，将详细讲解constexpr。
一、常量表达式
常量表达式（const expression）：指值不会改变并且在编译阶段过程就能得到计算结果的表达式。
以下两种是常量表达式：
const int maxSize = 10;
const int limit = maxSize + 1;
以下两种不是常量表达式：
int staff_size = 27;
const int sz = get_size();
- staff_size的初始值虽然是个字面值常量，但它的数据类型只是普通的int而非const int，还是可以被重新赋值的，所以不是常量表达式。
- sz本身是一个常量，但它的具体值直到运行时才能获取到，所以也不是常量表达式。
二、constexpr变量
在一个复杂系统中，很难分辨一个初始值到底是不是常量表达式。从前面的例子可以发现，即使变量加上const，但是赋值是在运行时确定的也不是常量表达式。
C++11新标准规定，允许将变量声明为constexpr类型以便由编译器来验证变量的值是否是一个常量表达式。
- 声明为constexpr的变量一定是一个常量。
- 必须用常量表达式初始化。
constexpr int mf = 20; //20是常量表达式
constexpr int limit = mf + 1; //mf + 1是常量表达式
constexpr int sz = size(); //只有当size是一个constexpr函数时才是一条正确的声明语句
size()函数也需要constexpr修饰，成为constexpr函数。
三、constexpr函数
constexpr函数指能用于常量表达式的函数。定义constexpr函数有几项约定：
- 函数的返回值类型及所有的类型都得是字面值类型。
- 函数体中必须有且只有一条return语句。
constexpr int new_sz() {
return 40; }
constexpr int foo = new_sz(); //正确：foo是一个常量表达式
因为编译器能在程序编译时验证new_sz函数返回的是常量表达式，所以可以用new_sz函数初始化constexpr类型的变量foo。
（1）执行初始化任务时，编译器把对constexpr函数的调用替换成其结果值。为了能在编译过程中随时展开，constexpr函数被隐式地指定为内联函数。
（2）constexpr函数体内也可以包含其他语句，只要这些语句在运行时不执行任何操作就行。例如，constexpr函数中可以有空语句、类型别名、using声明。
（3）constexpr函数的返回值可以不是一个常量：
//cnt如果是常量表达式，返回值就是常量表达式
constexpr size_t scale(size_t cnt) {
return new_sz() * cnt; }
比如，下面两个例子：
int arr[scale(2)]; //正确：scale(2)是常量表达式
int i = 3;
int a[scale(i)]; //错误：scale(i)不是常量表达式
- 给scale传入字面值为2的常量表达式时，它的返回类型也是常量表达式。此时编译器用对应的结果值（80）替换为对scale函数的调用。
- 当我们用一个非常量表达式调用scale函数时，比如
int i = 3的对象i，返回值则不是一个常量表达式。当把scale函数用在需要常量表达式的上下文中时，编译器发现不是常量表达式，发出错误信息。
（4）constexpr函数通常定义在头文件中。因为编译器要想展开函数不仅需要函数声明还需要函数定义，而constexpr函数可以在程序中多次定义，但多个定义必须完全一致。
四、字面值类型
常量表达式的值需要在编译时就得到计算，因此对声明constexpr时用到的类型必须有所限制。因为这些类型一般比较简单，值也显而易见、容易得到，称之为”字面值类型“（literal type）。
字面值类型包括：算数类型、引用、指针，自定义类、string等类型不是字面值类型，也就不能定义成constexpr。
尽管指针和引用都能定义成constexpr，但它们的初始值却受到严格限制。一个constexpr指针的初始值必须是nullptr或者0，或者是存储在某个固定地址中的对象。
函数体内定义的变量一般来说并非存放在固定地址中，因此constexpr指针不能指向这样的变量。相反的，定义在函数体之外的对象地址固定不变，能用来初始化constexpr指针。
五、指针和constexpr
（1）如果在constexpr声明中定义了一个指针，限定符constexpr仅对指针有效，与指针所指的对象无关。
const int *p = nullptr; //p是一个指向整数常量的指针
constexpr int *q = nullptr; //q是一个指向整数的常量指针
q是一个常量指针，因为constexpr把它所定义的对象置为了顶层const。类似于：int *const q = nullptr;
（2）与其他常量指针类似，constexpr指针即可以指向常量也可以指向一个非常量：
constexpr int *np = nullptr; //np是一个指向整数的常量指针，其值为空
int j = 0;
constexpr int i = 40; //i的类型是整数常量
//假设i和j都定义在函数体之外
constexpr const int *p = &i; //p是常量指针，指向整型常量i
constexpr int *p1 = &j; //p1是常量指针，指向整数j
六、字面值常量类
constexpr函数的参数和返回值必须是字面值类型。注意，函数的返回值必须是字面值类型，但可以不是一个常量。
和其他类不同，字面值类型的类可能含有constexpr函数成员。这样的成员必须符合constexpr函数的所有要求，它们是隐式const。
字面值常量类：数据成员都是字面值类型的聚合类。如果一个类不是聚合类，但它符合下述要求，则它也是一个字面值常量类：
- 数据成员都必须是字面值类型。
- 类必须至少含有一个constexpr构造函数。
- 如果一个数据成员含有类内初始值，这内置类型成员的初始值必须是一条常量表达式；如果成员属于某种类类型，这初始值必须使用成员自己的constexpr构造函数。
- 类必须使用析构函数的默认定义，该成员负责销毁类的对象。
尽管构造函数不能是const的，但是字面值常量类的构造函数可以是constexpr函数。一个字面值常量类必须至少提供一个constexpr构造函数。
参考
- C++ Primer
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