为什么要将int声明为constexpr

Question

在观看一个链接至isocpp.org的C++11教程视频时，我注意到了一些东西：

constexpr int windowWidth{800}, windowHeight{600};

声明这些 int 变量为 constexpr，而不仅仅是 const，有何意义？

- NoSenseEtAl

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可能是const vs constexpr on variables的重复问题。 - perreal

Answer 1

很棒的视频Vittorio！

以下是声明 int const 和 constexpr 之间的区别摘要：

int get_int();  // Some run time function that returns int

template <int N>  // example use requiring a compile time int
struct test {};

const     int w = get_int();  // initialized at run time
const     int x = 5;          // initialized at compile time
constexpr int y = get_int();  // error, can not initialize at compile time
constexpr int z = 6;          // initialized at compile time

int
main()
{
    test<w> tw;  // error, w is not a compile time constant
    test<x> tx;  // ok, x is a compile time constant
    test<y> ty;  // error, there is no compile time constant named y
    test<z> tz;  // ok, z is a compile time constant
}

当你使用constexpr时，你要求初始化在编译时发生，否则会出现编译时错误。当你使用const时，你允许初始化在运行时发生，尽管如果初始化器本身是编译时常量，则仍然会在编译时发生。

如果你有一个const int，代码审查员必须查看初始化（如果这是const int的副本，则返回到原始值）以知道该const int是编译时常量还是运行时常量。

如果你有一个constexpr int，代码审查员可以立即假设它是编译时常量，而不需要分析它是如何初始化的。如果这个假设是错误的，编译器将标记它为错误。 <免责声明> 在下面的评论中，Kerrek SB正确指出我在这个答案中使用了术语上的“快速和松散”。我这样做是为了使答案简短易懂。我所说的“在编译时初始化”和“编译时常量”是指标准中第5.19节“常量表达式”[expr.const]所称的整数常量表达式。

整数常量表达式是用所谓的“常量初始化”初始化的，它与零初始化一起被称为“静态初始化”（[basic.start.init]/p2）。

我在这里写的任何偏差与标准中的偏差是意外的，标准中的内容是正确的。 </免责声明>

- Howard Hinnant

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“在编译时初始化”并不是很合理。初始化是程序执行的一部分。“静态初始化”可能更好，尽管我不会反对“在加载时”。此外，C++实际上规定了何时必须静态初始化某些内容（例如const int x = 5;），没有任意性。唯一的任意性是动态初始化可能被提升到静态阶段。 - Kerrek SB

@KerrekSB：好的，没问题。 - Howard Hinnant

所以 const int y = 1984; 和 constexpr int y = 1984; 会生成相同的汇编代码吗？或者不完全相同，但在某种意义上它们不会在运行时进行赋值操作？ - NoSenseEtAl

@NoSenseEtAl：完全相同。但是请考虑 const int y = z 和 constexpr int y = z。在回答问题之前，您必须首先确定 z 是否为整数常量表达式。如果 z 不是整数常量表达式，则后者甚至无法编译。 - Howard Hinnant

Answer 2

我是这个视频的作者。

意图.

constexpr清晰地表达了一个编译时不可变值的意图。而const并不真正意味着编译时不可变值。

这两个修饰符都可以强制转换，但结果会导致未定义行为。查看DyP的评论以获取更多信息。

在使用C++11时，我认为在处理编译时值时首先要想到的关键字不是const，而应该是constexpr。

代码没有constexpr也会完全相同，或者用const代替constexpr也是如此。 但当您查看代码并看到constexpr int windowWidth;时，您可以100%确信这是一个永远不会在运行时更改的不可变常数。

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在我的第二个教程视频中（链接），在前三分钟有一个补充说明关于constexpr，展示了constexpr函数和更多的constexpr示例/说明。

- Vittorio Romeo

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“const”是一个修饰符，甚至可以被强制转换掉，因此它并不真正意味着编译时不可变的值。我认为“constexpr”实际上并不是对象类型的一部分，它只是暗示了“const”，并对类型和初始化添加了限制。无论是已声明为“const”还是“constexpr”的变量都可以被取消常量属性；通过这种非常量路径进行修改会导致未定义行为。重要的是“编译时”，与“constexpr”不同，“const”声明的变量可以用在运行时才能确定的值进行初始化。 - dyp