【C++】C++中const與constexpr的比較

先說結論
相同點：const和consexpr都是用來定義常量的。
不一樣點：const聲明的常量，初始值引用的對象不必定是一個常量；constexpr聲明的常量，初始值必定是常量表達式。

 

constexpr是c++11標準添加的關鍵字。

 

之因此說const聲明的常量，初始值不必定是一個常量，主要是從引用和指針的角度出發的。若是初始化const時候，指定一個固定的字面值常量，那麼它引用的確定是常量。

const int i = 10;
constexpr int j = 20;

這種狀況下，i和j都是常量，並且它們引用的也是一個常量（由於是固定的字面值）。那麼若是它們引用的不是固定的字面值，而是指針和引用呢？接下來筆者將從引用和指針的角度出發，解釋const和constexpr的區別：

const與引用

經過以下語法能夠聲明一個常量int類型引用：

const int &v;

注意這裏的v是一個常量int引用，也就是說，v是確定是一個int類型的常量引用（值不能改變），應該給它賦值常量int類型，若是咱們給它賦值變量int類型會怎麼樣呢？看下面的案例。
例如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a = 20;
    const int &b = a;//引用a，常量int引用b引用了很是量inta
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
    a = 10;//能夠經過a改變變量的值
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
    //b = 20;//出錯，不能夠經過b改變變量的值，由於b一個常量引用，因此不能經過b去改變。
    return 0;
}

結果：

a = 20, b = 20
a = 10, b = 10

上面的案例中，a是一個變量，b是一個常量引用。a變量的值不能經過b來改變，可是能夠經過a來改變，由於a不是常量，b是常量引用（b認爲本身引用的是一個常量，實際卻不是）。

const與指針

能夠經過以下的方式，來聲明一個常量指針。

int *const p;

p首先是一個常量，而後再是一個指針，而且這個指針指向一個int類型。

下面的案例

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int i = 10;
    int *const p = &i;//指向很是量的常量指針p,指向了很是量i
    cout << "i = " << i << ",*p = " << *p << endl;
    i = 20;
    cout << "i = " << i << ",*p = " << *p << endl;
    *p = 30;
    cout << "i = " << i << ",*p = " << *p << endl;
    int j = 0;
    //p = &j;//出錯
    return 0;
}

輸出

i = 10,*p = 10
i = 20,*p = 20
i = 30,*p = 30

上面的案例中p是一個常量類型的指針，而且指向一個很是量int對象。因爲p是指針，因此*p解地址後其實是變量i,因此能夠經過*p改變變量的值。可是p = &j語句，會改變p變量中存儲的地址（初始化時存儲的是變量i的地址），因爲p是常量，因此p中的值是不能改變，所以p = &j會報錯。

 

固然能夠這樣定義

const int *const p;

這樣的話，p是一個常量指針，而且指向常量int類型。
例如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int i = 10;
    const int *const p = &i;//指向常量int的常量指針p,指向了很是量i
    cout << "i = " << i << ",*p = " << *p << endl;
    i = 20;
    cout << "i = " << i << ",*p = " << *p << endl;
    //*p = 30;//出錯
    int j = 0;
    //p = &j;//出錯
    return 0;
}

輸出結果：

i = 10,*p = 10
i = 20,*p = 20

雖然常量指針p應該指向一個常量int類型，可是筆者給它一個很是量int類型的地址，這樣一來，p會認爲它指向的是一個常量int類型，因此當經過*p = 30改變它的值時，不能經過。可是經過i依然能夠修改。

小結：
常量引用能夠引用很是量，很是用引用不能引用經常使用。
指向常量的指針能夠指向一個很是量，指向很是量的指針不能指向常量。

從邏輯上能夠這樣理解：由於很是量具備可讀可寫的功能，常量只有可讀的功能；當常量引用很是量時，常量只指望能夠讀數據，很是量不只提供了讀數據，並且很是量還能夠寫數據（修改），所以常量引用很是量能夠知足常量的需求，能夠經過；返過來，常量不可以知足很是量的需求，因此不能經過。

int a = 10;
const int &b = a;//正確，b只須要讀數據，a能夠讀數據，因此能夠經過。

const int c = 10;
int &d = c;//錯誤，d須要讀數據和寫數據，c只能提供讀數據，因此不經過。

int e = 10;
const int *f = &e;//正確，*f只須要可以讀數據，e能夠讀數據，因此能夠經過。

const int g = 10;
int *h = &g;//錯誤，*h須要讀數據和寫數據，g只能提供讀數據，因此不經過。

上面筆者總結的規律還有一些須要補充，在不改變const對象的操做中還有一種是初始化，若是一個利用對象去初始化另一個對象（引用和指針除外，這裏主要是指拷貝），則他們是否是const都可有可無：

int i = 42;
const int ci = i; // 正確：i的值被拷貝給了ci
int j = ci; //正確 ： ci的值被拷貝給了j

儘管ci是const類型，j是int類型。ci的常量特徵僅僅在執行改變ci的操做時纔會發揮做用，當用ci初始化j時，更本無需在乎ci是否是一個常量。拷貝一個對象的值不會改變它，一旦拷貝完成，新的對象和原來的對象就沒什麼關係了。

 

constexpr

在上面的說過了const的特色，能夠得出，當const變量引用或指向某個變量時，被引用或指向的變量是不能肯定是不是一個常量的。C++11標準提供了constexpr關鍵字，被constexpr修飾的變量的初始值必須是常量表達式，也就是說，被constexpr修飾的變量，確定是常量，並且引用常量表達式。constexpr int m = 10;//20是常量表達式constexpr int n = m + 1;//m+1是一個常量表達式constexpr const int *p = &m;//錯誤，&m不是一個常量表達式constexpr const int &r = m;//錯誤，m不是一個常量表達式