# 常量表達式（constexpr） 常量表達式機制是為了： * 提供一種更加通用的常量表達式 * 允許用戶自定義的類型成為常量表達式 * 提供了一種保證在編譯期完成初始化的方法（可以在編譯時期執行某些函數調用） 考慮下面這段代碼： ``` enum Flags { good=0, fail=1, bad=2, eof=4 }; constexpr int operator|(Flags f1, Flags f2) { return Flags(int(f1)|int(f2)); } void f(Flags x) { switch (x) { case bad: /* … */ break; case eof: /* … */ break; case bad|eof: /* … */ break; default: /* … */ break; } } ``` 在這里，常量表達式關鍵字constexpr表示這個重載的操作符“|”只應包含形式簡單的運算，如果它的參數本身就是常量 ，那么這個操作符應該在編譯時期就應該計算出它的結果來。（譯注： 我們都知道，switch的分支條件要求常量，而使用constexpr關鍵字重載操作符“|”之后，雖然“bad|eof”是一個表達式，但是因為這兩個參數都是常量，在編譯時期，就可以計算出它的結果，因而也可以作為常量對待。） 除了可以在編譯時期被動地計算表達式的值之外，我們希望能夠強制要求表達式在編譯時期計算其結果值，從而用作其它用途，比如對某個變量進行賦值。當我們在變量聲明前加上constexpr關鍵字之后，可以實現這一功能，當然，它也同時會讓這個變量成為常量。 ``` constexpr int x1 = bad|eof; // ok void f(Flags f3) { // 錯誤：因為f3不是常量，所以無法在編譯時期計算這個表達式的結果值 constexpr int x2 = bad|f3; int x3 = bad|f3; // ok，可以在運行時計算 } ``` 使用constexpr強制在運行期求值，一般用于全局對象（或namespace內的對象），尤其是那些放在只讀區的對象。 除了基本類型外，對于那些構造函數比較簡單的對象和由其構成的表達式，也可以成為常量表達式 ``` struct Point { int x,y; constexpr Point(int xx, int yy) : x(xx), y(yy){} }; constexpr Point origo(0,0); constexpr int z = origo.x; constexpr Point a[] = {Point(0,0), Point(1,1), Point(2,2) }; constexpr int x = a[1].x; // x 變成常量1 ``` 需要注意的是，constexpr并不是const的通用版，反之亦然： * const主要用于表達“對接口的寫權限控制”，即“對于被const修飾的量名(例如const指針變量)，不得通過它對所指對象作任何修改”。(但是可以通過其他接口修改該對象)。另外，把對象聲明為const也為編譯器提供了潛在的優化可能。具體來說就是，如果把一個量聲明為const，并且沒有其他地方對該量作取址運算，那么編譯器通常(取決于編譯期實現)會用該量的實際常量值直接替換掉代碼中所有引用該量的地方，而不用在最終編譯結果中生成對該量的存取指令。 * constexpr的主要功能則是讓更多的運算可以在編譯期完成，并能保證表達式在語義上是類型安全的。(譯注：相比之下，C語言中#define只能提供簡單的文本替換，而不具任何類型檢查能力)。與const相比，被constexpr修飾的對象則強制要求其初始化表達式能夠在編譯期完成計算。之后所有引用該常量對象的地方，若非必要，一律用計算出來的常量值替換。 （譯注：zwvista的一段評論，有助于我們理解constexpr的意義，感謝zwvista。constexpr 將編譯期常量概念延伸至括用戶自定義常量以及常量函數，其值的不可修改性由編譯器保證，因而constexpr 表達式是一般化的，受保證的常量表達式。） 參考： * the C++ draft 3.6.2 Initialization of non-local objects, 3.9 Types [12], 5.19 Constant expressions, 7.1.5 The constexpr specifier * [N1521=03-0104] Gabriel Dos Reis: [Generalized Constant Expressions](http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2003/n1521.pdf) (original proposal). * [N2235=07-0095] Gabriel Dos Reis, Bjarne Stroustrup, and Jens Maurer: [Generalized Constant Expressions — Revision 5](http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2235.pdf) . (翻譯：陳良喬，感謝：zwvista)