C++11-20 常量表达式的使用
C++98时代
C++98编译器对int常量情有独钟,因为这是少数它能直接识别的东西。因为这个有限的能力,编译器就能够预先判定数组的大小了:
TEST_METHOD(TestConstVar) { //int n = 3; const int n = 3; int a[n] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); const int m = n * 3; int b[m] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(9), _countof(b)); }
并由此还引入了一个“常量折叠”的概念,即编译器会自动将所有const int变量的引用全部替换为常量:
TEST_METHOD(TestConstVarFold) { const int a = 10; int b = 2 * a; int* p = (int*)&a; *p = 100; // 没有常量折叠? Assert::AreEqual(100, a); Assert::AreEqual(20, b); Assert::AreEqual(100, *p); }
我们不必纠结于这里的a到底是10还是100,这完全取决于编译器的实现。而实际工作中谁要写出这样的代码,直接拖出去打死了事。
C++11时代
constexpr值
C++98编译器对常量的那点有限智商实在是令人着急。C++11干脆就引入了一个新的关键字constexpr,以便让编译器可以做更多的事情。
TEST_METHOD(TestConstExprVar) { constexpr int n = 3; int a[n] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); constexpr int m = n * 3; int b[m] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(9), _countof(b)); }
constexpr看起来和const没啥区别嘛?但实际上,你可以把constexpr理解为真正的编译期常量,而const实际上是运行期常量,以前之所以能在编译期起作用完全是不得已的救场客串行为。
constexpr函数
当然,如果constexpr仅仅有这点作用,那是绝对不会被作为新的关键字引入的。更为重要的是,既然编译期已经知道constexpr就代表编译期可以运行的东西,那么它为什么不可以修饰函数?让只能在运行期调用的函数可以在编译期起作用:
static constexpr int size() { return 3; } static constexpr int sqrt(int n) { return n * n; } static constexpr int sum(int n) { return n > 0 ? n + sum(n - 1) : 0; } TEST_METHOD(TestConstExprFunc) { int a[size()] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); int b[sqrt(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(9), _countof(b)); int c[sum(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(6), _countof(c)); }
当然,在C++11阶段,这种constexpr函数限制很多:
- 函数必须返回一个值,不能是void
- 函数体只能有一条语句return
- 函数调用前必须被定义
- 函数必须用constexpr声明
浮点型常量
尽管有些限制,但是毕竟也是个函数,所以要实现C++98编译期头疼的浮点型常量也变得很简单了:
static constexpr double pi() { return 3.1415926535897; } TEST_METHOD(TestConstExprDouble) { int a[(int)pi()] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); }
constexpr类
C++的一大特点就是面向对象的,既然constexpr可以修饰函数了,那为什么不能修饰成员函数呢?
class N { private: int m_n; public: constexpr N(int n = 0) :m_n(n) { } constexpr int getN() const { return m_n; } }; TEST_METHOD(TestConstExprConstruct) { constexpr N n(3); int a[n.getN()] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); }
C++14时代
C++11的constexpr很好,很强大。但是最为令人诟病的就是constexpr函数限制实在是太多了。于是C++14开始为其松绑:
static constexpr int abs(int n) { if (n > 0) { return n; } else { return -n; } } static constexpr int sumFor(int n) { int s = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) { s += i; } return s; } static constexpr int next(int n) { return ++n; } TEST_METHOD(TestConstExprFunc14) { int a[abs(-3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); int b[sumFor(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(6), _countof(b)); int c[next(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(4), _countof(c)); }
基本上,这基本上就是真正的函数了,不再限制为只能一行代码了:
- 可以使用分支控制语句了
- 可以使用循环控制语句了
- 可以修改生命周期和常量表达式相同的变量了,所以连++n之类的表达式也可以支持了
甚至连函数必须返回一个值,不能是void的限制也被取消了,所以可以写setN之类的函数了,不过这个不太常用。
C++17时代
C++17进一步把constexpr的范围扩展到了lambda表达式:
static constexpr int lambda(int n) { return [](int n) { return ++n; }(n); } TEST_METHOD(TestConstExprLambda) { int a[lambda(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(4), _countof(a)); }
为了让一个函数可以适应更多的情况,C++17还把黑手伸向了if语句,引入了所谓的“if constexpr”:
template<typename T> static bool is_same_value(T a, T b) { if constexpr (std::is_same<T, double>::value) { if (std::abs(a - b) < 0.0001) { return true; } else { return false; } } else { return a == b; } } TEST_METHOD(TestConstExprIf) { Assert::AreEqual(false, is_same_value(5.6, 5.11)); Assert::AreEqual(true, is_same_value(5.6, 5.60000001)); Assert::AreEqual(true, is_same_value(5, 5)); }
以前,类似的代码需要一个模板函数加上一个特化函数,现在一个函数就搞定了,真好。
C++20时代
不出意料,C++20继续把黑手伸向更多的地方
constexpr和异常:
static constexpr int funcTry(int n) { try { if (n % 2 == 0) { return n / 2; } else { return n; } } catch (...) { return 3; } } TEST_METHOD(TestConstExprTry) { int a[funcTry(6)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); int b[funcTry(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(b)); }
constexpr和union:
union F { int i; double f; }; static constexpr int funcUnion(int n) { F f; f.i = 3; f.f = 3.14; return n; } TEST_METHOD(TestConstExprUnion) { int a[funcUnion(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(3), _countof(a)); }
constexpr和虚函数
这个有点过分,不知道有多少实际用处,略。
立即函数
用consteval修饰的函数,表示在编译期可以立即执行,如果执行不了就报错。
static consteval int sqr(int n) { return n * n; } TEST_METHOD(TestConstEval) { int a[sqr(3)] = { 0 }; Assert::AreEqual(size_t(9), _countof(a)); }
感知常量环境
这个有点意思,如果可以感知是否是常量环境,就可以让一个函数分别给出编译期的实现和运行期的实现,其方法是使用std::is_constant_evaluated():
static constexpr double power(double b, int n) { if (std::is_constant_evaluated() && n >= 0) { double r = 1.0, p = b; unsigned u = unsigned(n); while (u != 0) { if (u & 1) r *= p; u /= 2; p *= p; } return r; } else { return std::pow(b, double(n)); } } TEST_METHOD(TestConstEvaluated) { constexpr double p = power(3, 2); Assert::AreEqual(9.0, p, 0.001); int m = 2; Assert::AreEqual(9.0, power(3, m), 0.001); }
参考资料
《现代C++语言核心特性解析》
到此这篇关于C++11-20 常量表达式的使用的文章就介绍到这了,更多相关C++ 常量表达式内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞!
原文出处:https://blog.csdn.net/oowgsoo/article/details/121011789
相关文章
- vector是表示可以改变大小的数组的序列容器,本文主要介绍了C++STL标准库std::vector的使用详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2022-03-06
- 这篇文章主要介绍了C++中取余运算的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-02-23
- 这篇文章主要介绍了C++ string常用截取字符串方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-04-25
- 本文通过例子,讲述了C++调用C#的DLL程序的方法,作出了以下总结,下面就让我们一起来学习吧。...2020-06-25
- 本篇文章主要介绍了C++中四种加密算法之AES源代码,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。...2020-04-25
- 整数拆分,指把一个整数分解成若干个整数的和。本文重点给大家介绍C++ 整数拆分方法详解,非常不错,感兴趣的朋友一起学习吧...2020-04-25
- 这篇文章主要介绍了C++中Sort函数详细解析,sort函数是algorithm库下的一个函数,sort函数是不稳定的,即大小相同的元素在排序后相对顺序可能发生改变...2022-08-18
- 这篇文章主要介绍了C++万能库头文件在vs中的安装步骤(图文),文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-02-23
- 这篇文章主要介绍了C++ bitset用法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-04-25
- 本篇文章小编并不是为大家讲解string类型的用法,而是讲解我个人比较好奇的问题,就是string 类型占几个字节...2020-04-25
- 这篇文章主要为大家详细介绍了C++ Eigen库计算矩阵特征值及特征向量,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2020-04-25
- 这篇文章主要介绍了C++ pair的用法实例详解的相关资料,需要的朋友可以参考下...2020-04-25
- 这篇文章主要介绍了VSCode C++多文件编译的简单使用方法,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2021-03-29
- 虽然C++11引入了智能指针的,但是开发人员在与内存的斗争问题上并没有解放,如果我门实用不当仍然有内存泄漏问题,其中智能指针的循环引用缺陷是最大的问题。下面通过实例代码给大家介绍c++中的循环引用,一起看看吧...2020-04-25
- 这篇文章主要给大家介绍了关于C++随机点名生成器的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-04-25
- map容器是C++ STL中的重要一员,删除map容器中value为指定元素的问题是我们经常与遇到的一个问题,下面这篇文章主要给大家介绍了关于利用C++如何删除map容器中指定值的元素的相关资料,需要的朋友可以参考借鉴,下面来一起看看吧。...2020-04-25
- 这篇文章主要介绍了C++ 约瑟夫环问题案例详解,本篇文章通过简要的案例,讲解了该项技术的了解与使用,以下就是详细内容,需要的朋友可以参考下...2021-08-15
- 这篇文章主要介绍了C++中cin的用法详细,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-04-25
- 本篇文章是对C++中的常见编译错误进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下...2020-04-25
- 这篇文章主要介绍了c++优先队列(priority_queue)用法详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-04-25