【C++八股】constexpr 和 const 区别

在 C++ 中，constexpr 和 const 都用于修饰变量，使其成为只读变量，但两者的作用和适用场景不同，尤其在编译时计算方面存在本质区别。

1. `const` 关键字

✅ 作用：表示变量是常量，不能被修改。
✅ 特点：

变量的值不能修改（编译期检查）。
可以用于编译期或运行期的常量（但不一定是编译时常量）。
可以用于指针、函数参数、返回值等。

const 可能是运行期变量

int getValue() { return 42; }

void test() {
    int x = getValue();  // x 只有运行时才能确定
    const int y = x;  // y 是 const，但它的值只有运行时才能确定
}

✅ const 变量 不一定 在编译时确定，它可能依赖运行时计算。

2. `constexpr` 关键字

✅ 作用：表示变量、函数、对象的值必须在编译期可计算。
✅ 特点：

强制在编译期求值，提高运行时效率。
适用于常量表达式（编译时能确定的值）。
可用于修饰函数，确保返回值在编译期计算（constexpr 函数）。

(1)constexpr 变量（必须是编译时常量）

constexpr int a = 10;  // OK，a 是编译时常量
constexpr int b = a + 5;  // OK，b 也是编译时常量

int getValue() { return 42; }
constexpr int c = getValue();  // ❌ 编译错误：getValue() 不是编译期常量

✅ constexpr 变量必须在编译期确定，不能依赖运行时计算。

(2)constexpr 函数

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

constexpr int result = square(5);  // OK，在编译时计算
int runtime_result = square(getValue());  // 运行时计算

✅ constexpr 函数如果传入编译时常量，则编译期计算；如果传入运行时变量，则在运行时计算。

3. `constexpr` vs `const` 详细对比

4. `constexpr` vs `const` 使用场景

✅ 使用 const 的场景

变量的值可能是运行时确定的。
只想让变量只读，但不强制它是编译期常量。

✅ 使用 constexpr 的场景

需要在编译期计算值，提高效率。
作为数组大小，switch 语句的 case 标签。
定义 constexpr 函数，以便在编译期计算。

5. 面试常见问题

🔥 1. constexpr 是 const 吗？ ✅ 是的，constexpr 隐式地是 const，但它要求必须是编译期常量。

🔥 2. const 一定是编译时常量吗？ ❌ 不一定，const 变量可能在运行时确定。

🔥 3. constexpr 变量能存储运行时值吗？ ❌ 不能，constexpr 变量必须在编译期确定。

🔥 4. constexpr 和 const 什么时候用？ ✅ 如果变量值运行时才能确定，用 const。
✅ 如果变量值必须在编译期确定，用 constexpr。

6. 结论

💡 口诀记忆

const 只是“只读”，但值可以在运行时确定。
constexpr 是“编译时常量”，必须在编译期求值。
constexpr 默认是 const，但更严格。
C++ 中应优先使用 constexpr 进行常量计算，提高性能！