constexpr 比 const 更“恒定”吗?

2024-01-05

C++ 编程语言第四版 - Bjarne Stroustrup:(强调我的)

2.2.3.常数

在一些地方,语言规则需要常量表达式 (例如,数组边界(§2.2.5,§7.3),大小写标签(§2.2.4,§9.4.2),一些 模板参数(第 25.2 节)和使用 constexpr 声明的常量)。 在其他情况下,编译时评估对于性能很重要。独立于性能问题,不变性(具有不可更改状态的对象)的概念是一个重要的设计问题 (第 10.4 节)。

Stroustrup 似乎在这里建议constexpr比传统方法更好地确保对象的不变性const宣言。它是否正确?有没有什么方法可以constexpr可以比以下更安全/更不易波动const,或者 Stroustrup 只是意味着既然有方法可以使用constexpr不支持const (see constexpr 真的需要吗? https://stackoverflow.com/questions/6016771/is-constexpr-really-needed),在这些情况下,可以使用以下方式确保不变性constexpr?


他在本节的开头指出:

C++ 支持两种不变性概念

他列出了const and 常量表达式,我不相信他试图这么说常量表达式确保不变性优于const它们只是有不同的功能,尽管我承认该句子引用了部分10.4 常量表达式似乎确实意味着,这种解释与文本的其余部分不一致。

一个变量是const在该范围内是不可变的,但可能不是const在更大的范围内(例如函数的 const 引用参数)这也许是他试图做出的一个微妙的区别,他说const:

主要用于指定接口

whereas constexpr:

这主要用于指定常量,以允许将数据放置在只读存储器中

任何变量是constexpr应在编译时求值,因此可在需要常量表达式的情况下使用,而作为传递的变量const函数不一定是const超出该范围。

当然你可以抛弃恒定性 using const_cast但试图修改const对象是未定义的行为,因此它的不可变性不亚于constexpr从这个意义上说,从C++11 标准草案 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2012/n3337.pdf部分7.1.6.1 简历限定符:

在其生命周期(3.8)期间修改 const 对象的任何尝试都会导致未定义的行为

乔纳森·韦克利 (Jonathan Wakely) 指出常量表达式变量如const变量可以有一个可变成员 http://open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/cwg_defects.html#1405但该成员不能在常量表达式中使用。

请注意,一个常量表达式变量也是const,来自 C++11 标准草案部分7.1.5 constexpr 说明符:

对象声明中使用的 constexpr 说明符声明 对象作为常量。

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