0

0

C++ constexpr是什么 C++编译期常量计算优化详解【性能】

穿越時空

穿越時空

发布时间:2026-01-30 14:27:10

|

781人浏览过

|

来源于php中文网

原创

constexpr 是编译期求值开关,参数非字面量或上下文非常量表达式时退化为运行时计算;constexpr 变量要求初始化式为常量表达式且可用于模板参数等场景,而 const 仅保证运行时不修改。

c++ constexpr是什么 c++编译期常量计算优化详解【性能】

constexpr 不是“只是加个关键字让变量变常量”,它是 C++ 编译期求值的开关——用错位置、忽略约束或误判求值时机,编译器会直接放弃 constexpr,退化成运行时计算,性能优势全无。

constexpr 函数为什么有时不被编译期调用?

根本原因:参数不是字面量(literal type)或未满足常量表达式上下文。比如传入一个 std::stringstd::vector 或非常量局部变量,哪怕函数本身写得再规范,constexpr 也会静默失效。

  • 检查调用点:确保所有实参在编译期可确定,如 42"hello"static constexpr int x = 10; 定义的变量
  • 避免隐式转换陷阱:比如 constexpr int f(double d) { return d; } 调用 f(3.14) 是 OK 的,但 f(x)xdouble 非 constexpr 变量)就失败
  • static_assert 主动验证:例如 static_assert(f(5) == 25); —— 如果 f 没走编译期,这里直接报错

constexpr 变量和 const 变量到底差在哪?

const 只保证运行时不修改;constexpr 强制要求初始化表达式必须是常量表达式,并且该变量本身能用于需要常量表达式的场合(比如数组长度、模板非类型参数、case 标签)。

  • const int a = rand(); 合法(运行时初始化),但 constexpr int b = rand(); 编译失败
  • int arr[constexpr_val]; 合法;int arr[const_val];const_val 非 constexpr)非法:C2057 “应输入常量表达式”
  • C++20 起,constexpr 变量默认有内部链接(internal linkage),而 const 全局变量默认也是 internal,这点容易混淆,但本质无关求值时机

如何写出真正被编译器展开的 constexpr 函数?

关键不是语法多漂亮,而是让编译器“别无选择”只能编译期算——这依赖于函数体简洁、分支可控、不触碰运行时资源。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

WPS AI
WPS AI

金山办公发布的AI办公应用,提供智能文档写作、阅读理解和问答、智能人机交互的能力。

下载
  • 函数体只能包含单条 return(C++11/14),C++17 起允许有限循环和 if constexpr,但普通 if 仍可能阻断编译期求值(分支不可判定时)
  • 禁止调用非 constexpr 函数,包括 std::sqrtstd::strlen 等——C++20 才逐步为标准库添加 constexpr 版本(如 std::array::size()std::string_view 构造)
  • 递归深度受编译器限制(如 GCC 默认 512 层),过深递归即使逻辑正确也可能被拒绝为 constexpr
  • 示例:安全的编译期阶乘
constexpr int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

调用 factorial(5) 会被展开为 120;但 factorial(i)i 是运行时变量)就只是普通函数调用。

constexpr 和模板元编程(TMP)怎么选?

不是替代关系,而是互补:constexpr 更适合数值计算、字符串处理等“可执行逻辑”,TMP(如 std::enable_if、类型推导)更适合类型层面决策。混用时注意顺序——类型必须先确定,才能进入 constexpr 计算。

  • 想根据数组长度做不同优化?用 template void process(const int (&a)[N]) + constexpr size_t len = N;
  • 想编译期解析字符串字面量?C++20 consteval 更严格,或用 constexpr std::string_view + 自定义解析函数
  • 常见坑:把模板参数当运行时值用,比如 template constexpr int f() { return N + some_runtime_value; } —— some_runtime_value 直接让整个表达式非法

最易被忽略的一点:constexpr 的“传染性”很弱。一个 constexpr 函数返回值未必自动成为 constexpr 上下文的一部分——它是否被编译期求值,永远取决于**调用它的那个表达式是否处于常量表达式语境中**。别只看函数声明,要盯住调用点。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

463

2023.08.02

java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

1502

2023.10.24

if什么意思
if什么意思

if的意思是“如果”的条件。它是一个用于引导条件语句的关键词,用于根据特定条件的真假情况来执行不同的代码块。本专题提供if什么意思的相关文章,供大家免费阅读。

778

2023.08.22

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

531

2023.09.20

全局变量怎么定义
全局变量怎么定义

本专题整合了全局变量相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

81

2025.09.18

python 全局变量
python 全局变量

本专题整合了python中全局变量定义相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

96

2025.09.18

js 字符串转数组
js 字符串转数组

js字符串转数组的方法:1、使用“split()”方法;2、使用“Array.from()”方法;3、使用for循环遍历;4、使用“Array.split()”方法。本专题为大家提供js字符串转数组的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

319

2023.08.03

js截取字符串的方法
js截取字符串的方法

js截取字符串的方法有substring()方法、substr()方法、slice()方法、split()方法和slice()方法。本专题为大家提供字符串相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

212

2023.09.04

C++ 设计模式与软件架构
C++ 设计模式与软件架构

本专题深入讲解 C++ 中的常见设计模式与架构优化,包括单例模式、工厂模式、观察者模式、策略模式、命令模式等,结合实际案例展示如何在 C++ 项目中应用这些模式提升代码可维护性与扩展性。通过案例分析,帮助开发者掌握 如何运用设计模式构建高质量的软件架构,提升系统的灵活性与可扩展性。

7

2026.01.30

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 8万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.3万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 14.7万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号