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c++怎么在编译时进行计算(constexpr)_c++ constexpr编译期计算实现

尼克

尼克

发布时间:2025-10-16 09:19:01

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来源于php中文网

原创

constexpr关键字用于声明编译时可计算的变量或函数,如constexpr int val = square(5);可作数组大小,factorial函数在参数为编译时常量时于编译期求值。

c++怎么在编译时进行计算(constexpr)_c++ constexpr编译期计算实现

在C++中,constexpr 是一个关键字,用于指示某个值或函数可以在编译时计算。使用 constexpr 可以将计算从运行时转移到编译时,从而提升程序性能,并允许在需要常量表达式的地方使用这些结果(比如数组大小、模板参数等)。

constexpr 基本用法

你可以将变量、函数和构造函数标记为 constexpr,前提是它们的值或行为在编译时是可确定的。

constexpr 变量:

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

constexpr int val = square(5); // 编译时计算,val = 25 int arr[val]; // 合法:val 是编译期常量

这里 square(5) 在编译时就被计算成 25,因此可以用来定义数组大小。

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constexpr 函数

一个 constexpr 函数在传入的是编译时常量时,会在编译时求值;否则退化为普通函数在运行时执行。

constexpr int factorial(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

调用方式:

constexpr int fact5 = factorial(5); // 编译时计算,结果为 120
int n = 4;
int fact_n = factorial(n); // 运行时计算

注意:从 C++14 开始,constexpr 函数内部可以包含更复杂的语句,如循环、局部变量等。C++11 则限制较多,只能包含一条 return 语句。

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constexpr 与模板结合

结合模板可以实现强大的编译期计算能力。

template
struct Factorial {
    static constexpr int value = N * Factorial::value;
};

template<> struct Factorial<0> { static constexpr int value = 1; };

// 使用 constexpr int result = Factorial<5>::value; // 120,完全在编译期计算

这是经典的编译期递归计算,利用模板特化终止递归。

constexpr 构造函数和对象

你也可以定义 constexpr 构造函数,创建编译期常量对象。

struct Point {
    constexpr Point(double x, double y) : x(x), y(y) {}
    double x, y;
};

constexpr Point origin(0.0, 0.0); // 编译期创建对象

只要构造函数满足条件(参数是常量表达式、初始化合法),就能在编译时构造对象。

基本上就这些。合理使用 constexpr 能让代码更高效、更安全,尤其适合数学计算、配置常量、类型元编程等场景。注意确保输入是常量表达式,否则无法触发编译期计算。不复杂但容易忽略细节。

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