現(xiàn)代 C++ 中的常量革命：const vs constexpr 到底有啥區(qū)別？
大家好，我是小康。
今天咱們來聊一個看起來很小但用起來很有門道的話題——C++里的常量定義。如果你也曾經(jīng)被const和constexpr這兩兄弟搞得一頭霧水，那這篇文章就是為你準備的！
從一個燒水的故事說起
想象一下，你家里有兩種燒水壺：
- 老式水壺：得放到火上燒，等水開了才能用
- 新式熱水瓶：里面的水隨時都是熱的，想用就能用
這兩種水壺在 C++ 里分別對應著啥呢？沒錯，就是今天的主角：
- const就像那個老式水壺，需要程序運行時才能確定它的值
- constexpr則像那個隨時備好熱水的熱水瓶，在編譯時就把值算好了
聽起來好像差不多？別急，接著往下看，你會發(fā)現(xiàn)它們的差別可大了！
const：我保證不變，但不保證提前知道
先說說大家比較熟悉的const。它的意思很簡單："這個值一旦被初始化，就不能再改變了"。
const int MAX_PLAYERS = 10; // 這個值不能再改變了
MAX_PLAYERS = 11; // 編譯錯誤！常量不能被修改const有一個重要特性：它可能在編譯時確定值，但也可能在運行時才確定。這取決于初始化的方式：
// 編譯時就能確定的const
const int MAX_PLAYERS = 10; // 編譯器在編譯時就知道這是10
// 運行時才能確定的const
int GetMaxPlayers() {
return 10; // 假設(shè)這個值是從配置文件或用戶輸入得到的
}
const int RUNTIME_MAX_PLAYERS = GetMaxPlayers(); // 運行時才知道具體值關(guān)鍵點是：const本身并不保證編譯時求值，它只保證變量不可修改。 編譯器可能會在編譯時計算 const 的值，但這不是 const 關(guān)鍵字的承諾，而是編譯器的優(yōu)化行為。
這就像那個老式水壺，有時候你可能提前準備好了熱水，有時候卻需要現(xiàn)燒——但無論如何，水燒開后就不會再變。
constexpr：我不但不變，我還保證提前知道！
再來看看constexpr ，它是 C++11 才引入的，它比const更進一步，明確地告訴編譯器："嘿，我的值必須在編譯時就能確定，不能等到運行時"。
constexpr int MAX_PLAYERS = 10; // 編譯時就確定了值
// 甚至可以做一些簡單的計算
constexpr int TOTAL_PLAYERS = MAX_PLAYERS * 2; // 編譯時計算為20這就像那個隨時有熱水的熱水瓶，編譯器提前就把答案算好了，程序運行時直接用現(xiàn)成的。constexpr同時保證了編譯時求值和不可修改，它是一個"雙保險"。
但如果你嘗試這樣寫：
int GetMaxPlayers() {
return 10;
}
constexpr int MAX_PLAYERS = GetMaxPlayers(); // 錯誤！無法在編譯時計算編譯器會生氣地報錯："你讓我在編譯時算出GetMaxPlayers()的結(jié)果？我做不到啊！"
什么時候用哪個？實用指南
那么問題來了，我們該怎么選擇用const還是constexpr呢？
(1) 用const的情況
- 當值在運行時才能確定：
const int user_age = getUserInputAge(); // 用戶輸入的值
const std::string message = loadMessageFromFile(); // 從文件讀取- 定義指針變量時：
const int* p = &value; // 指針指向的內(nèi)容不能通過p修改
int* const p = &value; // 指針本身不能改變指向(2) 用constexpr的情況
- 編譯時就能確定的常量
constexpr double PI = 3.14159265358979;
constexpr int DAYS_IN_WEEK = 7;- 需要在編譯時計算的表達式
constexpr int SECONDS_PER_DAY = 24 * 60 * 60; // 86400- 函數(shù)返回值在編譯時需要用到
constexpr int square(int n) {
return n * n;
}
constexpr int result = square(5); // 編譯時計算為25真實案例：constexpr的威力
來看一個實際的例子，體會一下constexpr的強大之處。
假設(shè)我們要計算斐波那契數(shù)列的第n個數(shù)：
// 使用constexpr的斐波那契函數(shù)
constexpr int fibonacci(int n) {
return (n <= 1) ? n : fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}
// 編譯時計算斐波那契數(shù)列的第10個數(shù)
constexpr int fib10 = fibonacci(10); // 編譯時計算為55
int main() {
// 程序運行時，fib10已經(jīng)是55了，不需要再計算
std::cout << "斐波那契數(shù)列的第10個數(shù)是：" << fib10 << std::endl;
return 0;
}如果用const而不是constexpr，這個計算就會在運行時進行，效率就會低很多。
最佳實踐總結(jié)
根據(jù)我的經(jīng)驗，這里有幾條實用建議：
- 能用constexpr就用constexpr它不僅保證了變量不可變，還能提高程序的性能。
- 簡單運算盡量在編譯時完成把能在編譯時做的事情就在編譯時做完，讓運行時更輕松。
- 函數(shù)參數(shù)常量用const
void processData(const std::vector<int>& data); // 防止函數(shù)內(nèi)部修改data- 類成員常量用constexpr
class GameSettings {
public:
static constexpr int MAX_PLAYERS = 10;
};一句話區(qū)分
如果你只想記住一句話：
const只承諾"我不變"，但不保證編譯時求值；constexpr則雙重承諾"我不變"，并且"我一定在編譯時就知道值是多少"。
最后的思考題
看看下面這段代碼，思考一下哪里用了const，哪里用了constexpr，為什么這樣用？
constexpr int BUFFER_SIZE = 1024;
void processBuffer(const char* buffer, const int size) {
constexpr int MAX_SIZE = BUFFER_SIZE * 2;
const int actualSize = (size > MAX_SIZE) ? MAX_SIZE : size;
// 處理邏輯...
}答案留給各位讀者思考啦！希望這篇文章能讓你對 C++ 中的常量定義有更清晰的認識。學會了這兩兄弟的正確用法，代碼不僅更安全，還能跑得更快！
