C++中放宽的constexpr限制及其对编程的影响

在C++编程语言中，constexpr关键字用于声明在编译时计算值的函数或变量，从而加快运行时的代码执行速度。然而，在C++11标准中，constexpr存在一些限制。本文将介绍C++14中放宽的constexpr限制，并对其在现代C++编程中的影响进行详细分析。

什么是现代C++中的constexpr关键字？

constexpr关键字在C++11标准中引入了通用的constexpr函数。

constexpr 

constexpr关键字用作函数的返回类型说明符，通过在编译时进行计算而不是运行时，提高性能。

constexpr函数的返回值可以被用于需要常量表达式的操作，例如整数模板参数。

C++中放宽的constexpr限制有哪些？

C++11中，constexpr函数只能包含一个返回值的表达式。而C++14标准放宽了这个限制，使得constexpr函数更具表达性和实用性。

C++14标准允许constexpr声明的函数包含以下内容：

• 除了静态或线程局部变量以及没有初始化器的变量声明之外的任何声明。
• 条件分支语句if和switch。
• 包括基于范围的for循环在内的任何循环语句。
• 改变对象值的表达式，如果该对象的生命周期始于常量表达式函数内部。包括对任何非常量constexpr声明的非静态成员函数的调用。

C++14中放宽的constexpr限制对编程的影响是什么？

C++14中放宽的constexpr限制提供了更多的编译时计算能力，使得程序员能够更灵活地在编译时执行复杂的操作。

constexpr函数可以包含多个if条件和返回语句，这使得编写更复杂的编译时计算逻辑变得更加容易。

放宽了对非静态成员函数的限制，非静态constexpr成员函数可以修改类成员，但只有在该对象的生命周期始于常量表达式的评估过程中才可以进行修改。

C++14标准中不允许在放宽的constexpr函数中使用goto语句，这是为了保持编译时计算的安全性和可靠性。

放宽的constexpr限制的例子：

在C++14及以上版本中，可以在函数中使用条件分支语句if和switch，如下所示：

#include 
constexpr int sw(char c) {
    if (c > 0) {
        switch (c) {
            case 'a': return 0;
            case 'g': return 50;
            case 'u': return 500;
        }
    }
}
int main() {
    constexpr int l = sw('a');
    std::cout << l << std::endl;
    return 0;
}

在C++14中，constexpr函数可以使用局部变量和循环，如下所示：

#include 
constexpr int sw(char c) {
    if (c > 0) {
        switch (c) {
            case 'a': return 0;
            case 'g': return 50;
            case 'u': return 500;
        }
    }
}
int main() {
    constexpr int l = sw('a');
    std::cout << l << std::endl;
    return 0;
}

在C++14中，constexpr函数可以在返回语句中使用多个if条件，例如：

#include 
constexpr char checksize(int x) {
    return x > 8 ? '+' : x < 8 ? '-' : '0';
}
int main() {
    constexpr char c = checksize(8);
    std::cout << c << std::续：
endl;
return 0;
}

这些例子展示了在C++14中放宽的constexpr限制所带来的编程灵活性和便利性，使得编写更加高效和可维护的代码成为可能。

总结

C++14中的放宽的constexpr限制使得编译时计算更加强大和灵活，使得程序员能够在编译阶段执行更多的操作，提高程序性能和可维护性。

放宽的限制允许constexpr函数包含更多的语句和控制流结构，使得编写复杂的编译时计算逻辑变得更加容易和直观。

然而，仍然需要注意在放宽的constexpr函数中遵守一些规则，例如不允许使用goto语句，并且对非静态成员函数的修改有一定的限制。

通过充分利用C++14中放宽的constexpr限制，程序员可以更好地利用编译时计算的优势，从而编写出更高效、可靠和可维护的代码。

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