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C++ constexpr

时间:2018-03-11 20:55:35      阅读:197      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:before   出现   强制   搜索   计算   nbsp   while   控制   har   

编译期的常量表达式,顾名思义是在编译期就求值得表达式。例如:

#define SIZE_OF_ARRAY(arr) (sizeof(arr)/sizeof(arr[0]))

int main()
{
    const int N3 = 3 * 3 + 1;  //3*3+1是编译期求值的常量表达式
    char arr[N3];
    std::cout << SIZE_OF_ARRAY(arr) << std::endl;  //N3==10
}

这些都是老套的传统代码,没什么稀奇的。现在改一下代码,如下所示:

int main()
{
    int x =0;
    std::cin>>x;
    
    const int N3 = x * x + 1;
    char arr[N3];  //编译失败,N3不可用作常量
}

不奇怪的是,编译器识别出我的代码是傻子逻辑,因为N3是无法在编译期确定的,只能在运行期求值。

引人注意的是地方是,同样的const int 修饰的变量,却具有更隐蔽的性质。一个是具有编译期常量上岗证的,另一个没有编译期常量上岗证。

我们可以区分一下const int变量遇到不同的初始化器时具有的细微差别,代码如下:

int main()
{
    int x = 3;
    const int N = x * x + 1;

    std::cout << "before change. N=" << N << std::endl;  //N==10

    int& refN = const_cast<int&>(N);  //强制更改它的值。
    refN = 0;                         //这就是程序员控制一切的C++世界

    std::cout << "after change. N=" << N << std::endl;   //N==0
}

这里的N不是真的常量。它只是变量上加了个const标记,当不小心写代码改变它的值时(ex.  N=100; )编译器提醒你开车压了实线了。

如果你故意压实线(const_cast),编译器就管不了了。现在,我们稍微改一下代码:

int main()
{
    const int N = 3 * 3 + 1;

    std::cout << "before change. N=" << N << std::endl;  //N==10

    int& refN = const_cast<int&>(N);  //强制更改它的值。
    refN = 0;                         //

    std::cout << "after change. N=" << N << std::endl;   //N==10

}

现在的N就是一个绝对的常量了。虽然在运行期仍旧可以强制更改它的值,但是当你引用它时,编译器把它当作了文字量一般的对待。

显然,const的这个微妙的区别,需要在语言层面表达出来。constexpr就发明出来了,用于表示“真正的,全生命周期的,真常量“。例如:

int main()
{
    constexpr int N = 3 * 3 + 1;  //等价于 const int N=3*3+1;
    char arr[N];
    std::cout << SIZE_OF_ARRAY(arr) << std::endl;
}

constexpr用于标记一个常量表达式。如果某个表达式不是编译期能计算的常量表达式,就会引发编译器报错,例如:

int main()
{
    int x = 3;
    constexpr int N = x * x + 1;//编译报错。提示x不是编译期可求值的。对比:const int N = x*x+1;可编译成功
    char arr[N]; //更加错了。但是前一句先报错,把程序员的注意引导到真正的错误源上。
}

既然是常量表达式,在编译期能求值的,我们为什么不人肉计算呢?例如:3*3+1 太繁琐,直接10多好?

答案是,为了避免魔术数字。经过长时间的代码维护阶段,后续的程序员可能无法理解10是什么意思了。

对应于魔术数字,还存在着魔术化的常量表达式。考虑下面的代码:

int main()
{
    char arr1[3 * 3 + 1];

    char arr2[4 * 4 + 1];

    char arr3[5 * 5 + 1];
}

当需要修改 ”平方+1“这个表达式时,我们需要在全体代码中人肉搜索类似”2*2+1“这样的代码,然后修改之。这就是魔术化代码的弊端。

漏改,错改的可能性很大,软件质量无法保证。传统的解决方案是宏。#define CALCULATE( x)  ((x)*(x)+1)

C++11 出现了constexpr标记一个常量表达式。例如:

constexpr int calculate(int x) { 
    return x * x + 1; 
}

int main()
{
    char arr1[calculate(3)];

    char arr2[calculate(4)];

    char arr3[calculate(5)];

    int x = 6;
    std::cout << calculate(6) << std::end;  //运行期时也能重用”平方+1“的业务逻辑
}

对于那些仍旧坚持CALCULATE宏定义技术的人,下面的例子能清楚的说明宏定义弱爆了,代码如下:

constexpr int calculate(int x) {

    if (x%2==0) {
        return x * x;
    }
    else {
        return x * x + 1;
    }
}

int main()
{
    char arr[calculate(5)];
}

请用宏的方式实现条件选择分支。。。写不出来。constexpr函数中能写if,写while,简直逆天了。(C++14开始支持这个特性)

 

C++ constexpr

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原文地址:https://www.cnblogs.com/thomas76/p/8545363.html

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