const vs constexpr für Variablen

Gibt es einen Unterschied zwischen den folgenden Definitionen?

const     double PI = 3.141592653589793;
constexpr double PI = 3.141592653589793;

Wenn nicht, welcher Stil wird in C ++ 11 bevorzugt?

Ich glaube, es gibt einen Unterschied. Benennen wir sie um, damit wir leichter darüber sprechen können:

const     double PI1 = 3.141592653589793;
constexpr double PI2 = 3.141592653589793;

Beide PI1und PI2sind konstant, dh Sie können sie nicht ändern. Es ist jedoch nur PI2 eine Kompilierungszeitkonstante. Es wird zur Kompilierungszeit initialisiert. PI1kann zur Kompilierungs- oder Laufzeit initialisiert werden. Darüber hinaus kann nur PI2 in einem Kontext verwendet werden, der eine Kompilierungszeitkonstante erfordert. Zum Beispiel:

constexpr double PI3 = PI1;  // error

aber:

constexpr double PI3 = PI2;  // ok

und:

static_assert(PI1 == 3.141592653589793, "");  // error

aber:

static_assert(PI2 == 3.141592653589793, "");  // ok

Was solltest du verwenden? Verwenden Sie, was Ihren Anforderungen entspricht. Möchten Sie sicherstellen, dass Sie eine Kompilierungszeitkonstante haben, die in Kontexten verwendet werden kann, in denen eine Kompilierungszeitkonstante erforderlich ist? Möchten Sie es mit einer zur Laufzeit durchgeführten Berechnung initialisieren können? Usw.

Kein Unterschied, aber es ist wichtig, wenn Sie einen Typ haben, der einen Konstruktor hat.

struct S {
    constexpr S(int);
};

const S s0(0);
constexpr S s1(1);

s0ist eine Konstante, verspricht jedoch nicht, zur Kompilierungszeit initialisiert zu werden. s1ist markiert constexpr, es ist also eine Konstante, und da Sder Konstruktor ebenfalls markiert ist constexpr, wird er zur Kompilierungszeit initialisiert.

Meistens ist dies wichtig, wenn die Initialisierung zur Laufzeit zeitaufwändig wäre und Sie diese Arbeit auf den Compiler übertragen möchten, wo sie ebenfalls zeitaufwändig ist, aber die Ausführungszeit des kompilierten Programms nicht verlangsamt

constexpr gibt einen Wert an, der konstant ist und während der Kompilierung bekannt ist.
const gibt einen Wert an, der nur konstant ist; Es ist nicht obligatorisch, dies während der Kompilierung zu wissen.

int sz;
constexpr auto arraySize1 = sz;    // error! sz's value unknown at compilation
std::array<int, sz> data1;         // error! same problem

constexpr auto arraySize2 = 10;    // fine, 10 is a compile-time constant
std::array<int, arraySize2> data2; // fine, arraySize2 is constexpr

Beachten Sie, dass const nicht die gleiche Garantie wie constexpr bietet, da const-Objekte nicht mit Werten initialisiert werden müssen, die während der Kompilierung bekannt sind.

int sz;
const auto arraySize = sz;       // fine, arraySize is const copy of sz
std::array<int, arraySize> data; // error! arraySize's value unknown at compilation

Alle constexpr-Objekte sind const, aber nicht alle const-Objekte sind constexpr.

Wenn Sie möchten, dass Compiler sicherstellen, dass eine Variable einen Wert hat, der in Kontexten verwendet werden kann, in denen Konstanten zur Kompilierungszeit erforderlich sind, müssen Sie nach constexpr und nicht nach const greifen.

Einer constexpr-Symbolkonstante muss ein Wert zugewiesen werden, der zur Kompilierungszeit bekannt ist. Zum Beispiel:

constexpr int max = 100; 
void use(int n)
{
    constexpr int c1 = max+7; // OK: c1 is 107
    constexpr int c2 = n+7;   // Error: we don’t know the value of c2
    // ...
}

Um Fälle zu behandeln , in denen der Wert einer „Variable“ , die mit einem Wert initialisiert wird, der nicht bei der Kompilierung bekannt ist , aber nie ändert nach der Initialisierung, C ++ bietet eine zweite Form konstant (a const ). Beispielsweise:

constexpr int max = 100; 
void use(int n)
{
    constexpr int c1 = max+7; // OK: c1 is 107
    const int c2 = n+7; // OK, but don’t try to change the value of c2
    // ...
    c2 = 7; // error: c2 is a const
}

Solche " const- Variablen" sind aus zwei Gründen sehr häufig:

1. C ++ 98 hatte kein constexpr, daher verwendeten die Leute const .
2. Listenelemente „Variablen“, die keine konstanten Ausdrücke sind (ihr Wert ist zum Zeitpunkt der Kompilierung nicht bekannt), aber nach der Initialisierung keine Werte ändern, sind an sich sehr nützlich.

Referenz: "Programmierung: Prinzipien und Praxis mit C ++" von Stroustrup