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。

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::string、std::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)(x是double非 constexpr 变量)就失败 - 用
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。
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- 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::sqrt、std::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。











