消灭魔数： "const int" 和 "constexpr int" 有什么区别（或者最终没有区别）

Question

假设我有一个想要除去的魔法数字...

//whatever.cpp

for (int i = 0; i < 42; i++)
{
    //...
}

我可以用两种方法来解决这个问题：

在源代码的.cpp文件中，可以使用const int SOMETHING_SOMETHING_MEANING_OF_LIFE = 42
或者使用constexpr int SOMETHING_SOMETHING_MEANING_OF_LIFE = 42

在这种情况下，这两种方法是否有任何有意义的区别（我记得编译器会推断出 - 无论使用哪种方法 - 值不会改变，因此在生成的循环/展开的循环/任何机器代码中，42实际上是硬编码的），还是只是个人口味的不同？

在一个相关的问题上：如果magic number（因此替换它的东西）在头文件（.h）中声明而不是在源文件（.ccp）中声明，那么这会改变什么（如果有的话，怎么改变）？

- CharonX

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@出生时分配的唯一标识符 - 请在答案部分发布答案。谢谢。 - StoryTeller - Unslander Monica

@StoryTeller建议使用宏，我可以为此投反对票。 - Marek R

@MarekR - 是的，不规避该网站的同行评审系统是目的。 - StoryTeller - Unslander Monica

它们没有范围，可能会导致意外的构建问题，并可能对使用它们的表达式产生影响。它们没有明确定义的类型。它们属于C风格。 - Marek R

宏在C++代码中被严重不鼓励使用，这一点可以从以下权威来源得到证实：Bjarne Stroustrup自己的网站、isocpp和CppCoreGuidelines（社区努力）。请注意，所有这些链接都是来自权威来源。 - Tarick Welling

Answer 1

const int只有在从常量表达式初始化时才能作为常量表达式的一部分使用，但它并不能保证它确实是从常量表达式初始化的。

const int i = 42; // OK, usable in a constant expression
int j = 42;
const int k = j;  // OK, not usable in a constant expression

constexpr int保证你的变量初始化器是一个常量表达式，否则你的程序将无法编译。

constexpr int i = 42; // OK, usable in a constant expression
int j = 42;
constexpr int k = j;  // Compile-time error, 'j' is not a constant expression

因此，如果您希望确保您的初始化程序确实是一个常量表达式，那么constexpr是更好的选择。

- Vittorio Romeo

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此外，它只能在初始化之后作为常量表达式使用。也就是说，如果您有一个没有初始化程序的前向声明，则即使定义稍后使用常量表达式进行初始化（直到该定义之后），它也不能用作常量表达式。 - eerorika

非常感谢您的出色回答 - 这是我希望能够接受两个答案的情况之一 叹气 - CharonX

Answer 2

在这种情况下，两者之间是否有任何有意义的区别（我记得编译器推断出在任何一种情况下都不会改变值，并且实际上在生成的循环/展开的循环/其他代码中硬编码了42），还是归结于个人喜好？

在您展示的情况下，代码生成没有任何区别。

但是，差异在于constexpr变量保证该值在编译时已知。请参见VittorioRomeo's answer。

如果它确实是编译时值，则写入constexpr也是很好的文档目的：当某人阅读您的代码并看到constexpr时，他们自动知道它是一个真正固定的值。在初始化非平凡的情况下（例如调用函数），这一点至关重要。

您还可以将constexpr变量视为包含文字的C宏的真正替代品（例如#define FOO 123）。

最后，请记住constexpr意味着const。

相关问题：如果魔术数字（以及替换它的内容）在头文件而不是.ccp文件中声明，那会改变什么吗？

不需要。然而，如果您在头文件中声明全局变量，您可能希望在constexpr之上使用inline（C++17可用），以便在程序中只有一个实体，这是避免ODR问题和可能节省内存和初始化时间的优势。

请参见是否应在头文件中将`const`和`constexpr`变量设置为`inline`以防止ODR违规？获取更多信息。

- Acorn