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如何定义和使用C++常量 const和constexpr关键字解析

P粉602998670

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发布时间:2025-08-11 14:53:02

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来源于php中文网

原创

c++++中,const用于运行时常量,值可在运行时确定,适用于配置参数、函数返回值等场景;constexpr用于编译时常量,必须在编译期求值,适合数组大小、模板参数等场合;1. const变量可在运行时初始化,支持外部链接以避免代码膨胀;2. constexpr要求表达式在编译期计算,提升性能与灵活性;3. constexpr隐含const语义,现代c++推荐优先使用constexpr;4. 类中静态常量可用static constexpr直接内联定义。

如何定义和使用C++常量 const和constexpr关键字解析

在C++中,定义常量的常用方式是使用

const
constexpr
关键字。虽然它们都能用来声明不可变的值,但它们之间有一些关键区别,适用于不同的场景。

如何定义和使用C++常量 const和constexpr关键字解析

const 是运行时常量,适合基本不变的数据

const
是最早引入的关键字,用于声明一个变量为“只读”。也就是说,它不能被修改,但它的值可以在运行时确定。

例如:

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如何定义和使用C++常量 const和constexpr关键字解析
const int max_value = get_max();  // 假设 get_max() 返回一个 int

上面的例子中,

max_value
的值是在程序运行时由函数调用决定的。虽然它不能被修改,但它不是一个编译时常量。

适用场景:

如何定义和使用C++常量 const和constexpr关键字解析
  • 表示不会改变的配置参数
  • 函数返回值或类成员变量中不希望被修改的内容
  • 在多线程环境中避免数据竞争的小型只读数据

需要注意的是,

const
变量在不同编译单元中可能会有多个副本(特别是当它们被定义为
static
或放在头文件中时),这可能导致代码膨胀,可以通过
extern const
来避免。


constexpr 是编译时常量,适合需要在编译阶段求值的场合

constexpr
是 C++11 引入的新关键字,强调表达式必须在编译阶段就能计算出结果。这意味着它更适合用于数组大小、模板参数等要求编译期常量的地方。

例如:

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constexpr int array_size = 10;
int arr[array_size];  // 合法,array_size 是编译时常量

如果尝试将

const
替换为
constexpr
不合适的情况,比如依赖运行时函数,编译器会报错:

constexpr int value = get_runtime_value();  // 如果 get_runtime_value() 不是 constexpr 函数,会报错

使用建议:

  • 优先用
    constexpr
    定义数值型常量
  • 当你需要在模板参数、数组大小、case 标签中使用常量时,必须用
    constexpr
  • 尽量让函数也支持
    constexpr
    ,以提升性能和灵活性

const 和 constexpr 的兼容与区别

有时候你会看到既有

const
又有
constexpr
的写法:

constexpr const int version = 3;

其实从 C++11 开始,

constexpr
已经隐含了
const
的语义,所以可以简化为:

constexpr int version = 3;

两者的主要区别如下:

  • const
    可以修饰运行时才确定的常量;
    constexpr
    必须在编译时确定
  • constexpr
    更严格,能保证常量折叠和优化
  • constexpr
    可以用于函数和构造函数,实现更复杂的编译期计算

实际使用中如何选择?

如果你在写一个现代 C++ 程序,推荐的做法是:

  • 对于数值型、字符串字面量等简单常量,优先使用
    constexpr
  • 对于运行时初始化的对象或变量,使用
    const
  • 避免在头文件中直接定义非
    constexpr
    const
    变量,除非你加了
    extern

另外,在类中定义静态常量时,如果是整型且值已知,可以用

static constexpr

class Config {
public:
    static constexpr int default_timeout = 5000;
};

这样可以直接在类内初始化,不需要额外在 .cpp 文件中定义。


基本上就这些。

const
constexpr
虽然看起来差不多,但在实际开发中用途差异明显。理解它们的区别和适用场景,有助于写出更高效、更安全的 C++ 代码。

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