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  • 常量表达式
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    2017-11-20 22:51:42

    字面值:是一个不能改变的值,如数字、字符、字符串等。单引号内的是字符字面值,双引号内的是字符串字面值。

    字面值类型(literal type):算数类型、引用和指针等。


    常量表达式(const experssion):是指(1)值不会改变 并且 (2)在编译过程就能得到计算结果的表达式。字面量属于常量表达式,用常量表达式初始化的const对象也是常量表达式。

    一个对象(或表达式)是不是常量表达式由它的数据类型和初始值共同决定。

    const int a =1;		//常量表达式
    cosnt int b=a+1;	//常量表达式
    int c=2;		//初始值是字面值常量,当c数据类型是普通int。
    const int d=fun();	//fun()值要在运行时得到,d不是字面值常量。

    constexpr变量

    C++11新标准规定,允许将变量声明为constexpr类型以便由编译器来验证变量的是否是一个常量表达式。

    声明为constexpr的变量一定是一个常量,而且必须用常量表达式初始化。


    constexpr函数

    constexpr函数是指能用于常量表达式的函数。

    应遵循的约定:函数返回类型及所有形参的类型都是字面值类型,而且函数体中必须有且只有一条return 语句。

    constexpr函数体内可以有其他语句,只要这些语句在运行时不执行任何操作。(例如,空语句、类型别名和using声明等)

    constexpr函数被隐式地指定为内联函数。

    constexpr int fun(int a){ return a*10; }

    若a是常量表达式,fun(a)就是常量表达式。若a不是常量表达式,fun(a)就是变成普通函数。

    当constexpr函数是常量表达式时可以用来初始化constexpr变量。


    constexpr和指针

    constexpr声明中定义了一个指针,限定符constexpr仅对指针对象有效,与指针所指的对象无关。
    const int *p1=nullptr;		//p1是指向整形常量的指针
    constexpr int *p2=nullptr;	//p2是指向整形的常量指针
    (等效于 int *const p2=nullptr;)
    但constexpr声明的指针初始值只能是0、nullptr和存储于某个固定地址中的对象。因为它是常量表达式(常量表达式定义(2))。




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    const,默认情况下仅在文件内有效 const int i(12); const引用:对常量的引用不能被用作修改它所绑定的对象 ...允许常量引用绑定到非常量的对象、字面值或表达式上 int i = 20; const int &ri(20); con...

    const,默认情况下仅在文件内有效

    const int i(12);

    const引用:对常量的引用不能被用作修改它所绑定的对象

    const int ci(5);

    const int &rci(ci);

    rci = 90;//错误 不能修改

     

    允许常量引用绑定到非常量的对象、字面值或表达式上

    int i = 20;

    const int &ri(20);

    const int &ri3(i + ri);

     

    常量引用仅对引用可参与的操作作出了限定,对于引用的对象本身未做限定

    int i(10);

    const int &c(i);

    i = 90;//i不是常量,可以改变值

    c = 20;//错误,c是一个常量引用,const限定了c为常量不能修改,i的修改与c的限定无关。

    cout << c << endl;//值为90

     

    //指针和const

    int iv(10);

    int iv1(23);

    const int * pci1(&iv);//指向常量的指针,限定了该指针的操作,pci1的值可以改变,pcil指向的值不能变

    pci1 = &iv1;

    iv = 30;

    int * const pci2(&iv);//常量指针,把指针本身定位常量,pci2的值不能改变,pci2指向的值可以改变

    *pci2 = 90;

     

    cout << *pci1 << endl;//23

    cout << *pci2 << endl;//90

     

    顶层和底层

    顶层:表示指针本身是个常量

    底层:指针所指的对象是常量

    小技巧:const int * p: const修饰的是*p,也就是*p不能变。

            int * const p: const修饰的是p,也就是p不能变。

     

     

    字面值和constexpr

    常量表达式:字面值是常量表达式,用常量表达式初始化的const对象也是常量表达式

    const int ci = 20;//ci是常量表达式

    const int cii = ci + 90;//cii是常量表达式

    int iv = 30;//iv不是常量表达式

     

    声明为constexpr的变量一定是常量,而且必须用常量表达式初始化

    constexpr int cif = 23;

     

    constexpr声明的指针,只对指针有效,与指针指向的对象无关

    constexpr int cvi(12);//必须定义到函数体外部才能被cip使用

    constexpr const int * cip(&cvi);

    cout << *cip << endl;

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    常量
    常量是固定值,在程序执行期间不会改变。这些固定的值,又叫做字面值。常量可以是任何的基本数据类型,可分为整型数字、浮点数字、字符、字符串和布尔值。常量就像是常规的变量,只不过常量的值在定义后不能进行修改。

    时期不同:

    • 编译时常量
    • 运行时常量

    定义方式不同:

    • 符号常量 (#define)
    • 常值变量 (const)
    • 枚举值(enum)
    #define PI 3.1415926
    const double PI=3.1415926;
    enum Color { red, green, blue };
    
    const char * cc = "hello world"; //程序映像的 .rodata 段
    

    常量表达式
    定义能在编译时求值的表达式。这种表达式能用做非类型模板实参、数组大小,并用于其他要求常量表达式的语境。

    但是常量不是常量表达式,只有用常量表达式初始化的常量,才能成为常量表达式,用非常量表达式初始化的常量仅仅是常量。如果常量的初始值不是常量表达式,则该常量不是常量表达式。

    constexpr 说明符

    constexpr 说明符声明编译时可以对函数或变量求值值。这些变量和函数(给定了合适的函数实参的情况下)即可用于需要编译期常量表达式的地方。

    常量初始化

    设置静态变量的初值为编译时常量。

    非局部变量

    所有具有静态存储期的非局部变量,作为程序启动的一部分,在 main 函数的执行之前进行初始化(除非被延迟)。所有具有线程局部存储期的非局部变量,作为线程启动的一部分进行初始化,按顺序早于线程函数的执行开始。对于这两种变量,初始化发生于两个截然不同的阶段:

    静态初始化

    若受允许,则首先进行常量初始化(参见常量初始化中符合情况的列表)。
    对于所有其他非局部静态及线程局域变量,均进行零初始化。

    实践中:

    常量初始化通常在编译期进行,并将预先计算的对象表示作为程序映像的一部分存储下来。若编译器没有这么做,则亦保证此初始化发生早于任何动态初始化。
    零初始化的变量将被置于程序映像的 .bss 段,它不占据磁盘空间,并在加载程序时由操作系统以零填充。
    例子

    #include <iostream>
    #include <array>
     
    struct S {
        static const int c;
    };
    
    const int S::c = 5;      // 常量初始化,保证首先发生
    constexpr  int d = 10 * S::c; // 常量表达式:S::c 先于它初始化
    int main()
    {
        std::cout << "d = " << d << '\n';
        std::array<int, S::c> a1; // OK:S::c 是常量表达式
        const  int e = 10;
        std::array<int, e> a2;    // OK:e是常量表达式
    }
    

    输出:

    d = 50
    
    #include <iostream>
    #include <array>
     
    struct S {
        static const int c;
    };
    
    constexpr  int d = 10 * S::c; // 常量表达式,S::c还未定义
    const int S::c = 5;      // 常量初始化
    
    int main()
    {
        std::cout << "d = " << d << '\n';
        std::array<int, S::c> a1; // OK:S::c 是常量表达式
    }
    
    main.cpp:8:28: error: the value of 'S::c' is not usable in a constant expression
        8 | constexpr  int d = 10 * S::c; 
          |                         ~~~^
    main.cpp:5:22: note: 'S::c' was not initialized with a constant expression
        5 |     static const int c;
          |                      ^
    
    #include <iostream>
    #include <array>
     
    struct S {
        static const int c;
    };
    
    const  int d = 10 * S::c; // 非常量表达式:S::c 此前无初始化器,此初始化发生晚于常量初始化
    const int S::c = 5;      // 常量初始化,保证首先发生
    
    int main()
    {
        std::cout << "d = " << d << '\n';
        std::array<int, S::c> a1; // OK:S::c 是常量表达式
    //  std::array<int, d> a2;    // 错误:d 不是常量表达式
    }
    

    输出:

    d = 50
    

    在这里插入图片描述

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