C 20 新增兩個 const 相關(guān)的關(guān)鍵字后，你能分清楚這四個關(guān)鍵字嗎？

C 20新增了兩個const相關(guān)的關(guān)鍵字，于是當前存在四個相似的關(guān)鍵字：const，constexpr，consteval和constinit。接下來分別來進行討論。

第一，經(jīng)過const修飾的變量具有只讀屬性，并且初始化發(fā)生于運行期。也就是說，若一個變量定義之后不允許被修改，就應(yīng)該給它加上const。若在一個成員函數(shù)中不修改任何成員變量，就應(yīng)該在成員函數(shù)后面加上const。

但是，它也可能發(fā)生于編譯期，例如以const int代替宏來定義數(shù)組大小。

第二，經(jīng)過constexpr修飾的變量或是函數(shù)，既保證只讀，又發(fā)生于編譯期。

然而，只有在參數(shù)是常量，和顯式地以其返回值來初始化一個編譯期常量時，它修飾的函數(shù)才會一定發(fā)生于編譯期。如：

1#include?
2
3constexpr?int?sqr(int?n)?{
4????return?n?*?n;
5}
6
7
8int?main()?{
9
10??//?compile?time
11??static_assert(sqr(10)?==?100);
12
13??//?compile?time
14??int?array[sqr(10)];
15
16??//?compile?time
17??constexpr?int?res?=?sqr(10);
18
19??//?compile?time?or?run?time
20??int?tmp?=?sqr(10);
21
22??//?run?time
23??int?a?=?10;
24??int?tmp2?=?sqr(a);
25}此處，最后兩個都可能發(fā)生于運行期。

第三，consteval用于創(chuàng)建一個immediate function（立即函數(shù)），immediate function的每次調(diào)用都會創(chuàng)建一個編譯期常量。

經(jīng)過該關(guān)鍵字修飾的函數(shù)會自動inline，這個函數(shù)中不能包含static數(shù)據(jù)，或是try、goto、new這種指令，也不能調(diào)用或使用非常量的函數(shù)與數(shù)據(jù)。

所以，簡單來說，經(jīng)過consteval修飾的函數(shù)必定會在編譯期解析。

一個小例子：

1#include?
2
3int?sqr1(int?n)?{
4????return?n?*?n;
5}
6
7constexpr?int?sqr2(int?n)?{
8????return?n?*?n;
9}
10
11consteval?int?sqr3(int?n)?{
12????return?n?*?n;
13}
14
15
16int?main()?{
17
18??//constexpr?int?res1?=?sqr1(10);?//?error!?run?time
19??constexpr?int?res2?=?sqr2(10);?//?compile?time
20??constexpr?int?res3?=?sqr3(10);?//?compile?time
21
22??int?a?=?10;
23??int?res4?=?sqr1(a);?//?run?time
24??int?res5?=?sqr2(a);?//?run?time
25??//int?res6?=?sqr3(a);?//?error!?compile?time
26
27}這里有三個版本的sqr函數(shù)，sqr1()無任何修飾，所以只能在運行期調(diào)用；sqr2()以constexpr修飾，可能發(fā)生于運行期，也可能發(fā)生于編譯期，取決于傳入的參數(shù)；sqr3()以consteval修飾，所以必定發(fā)生于編譯期。

因此，企圖用運行期函數(shù)(sqr1)的返回值來初始化編譯期常量，或是企圖用非常量作為參數(shù)去調(diào)用編譯期函數(shù)(sqr3)，都將以失敗告終。

第四，constinit可以確保變量初始化于編譯期，這些變量須得處于靜態(tài)存儲區(qū)或是線程存儲期。

靜態(tài)存儲區(qū)的變量，指的是全局變量、static變量或static成員變量；線程存儲區(qū)的變量，指的是以thread_local修飾的變量，就是和線程生命期綁定的局部變量。

舉個例子：

1#include?
2
3constexpr?int?val1?=?100;
4constinit?int?val2?=?100;
5
6
7int?main()?{
8
9??//std::cout?<
10??std::cout?<" val2?"?<'\n';
11
12??constexpr?auto?val3?=?100;
13??//constinit?auto?val4?=?100;?//?error
14??constinit?thread_local?auto?val5?=?100;
15}
如第13行所示，不能用constinit修飾非靜態(tài)的局部變量。

以constexpr和constinit修飾的變量都存在于編譯期，不同之處在于，constexpr帶有只讀屬性，而constinit沒有。

最后，畫張圖來總結(jié)一下。

這里有兩個維度，橫向是運行時期，縱向是讀寫權(quán)限。關(guān)鍵字的作用就是來限定變量和函數(shù)在這兩個維度的表現(xiàn)。

由于四個關(guān)鍵字不是同一時間引入的，所以const和constexpr有交叉部分（圖中沒體現(xiàn)）。就是說，const也可以表現(xiàn)編譯期，constexpr也可以表現(xiàn)運行期。

而C 20新加的兩個關(guān)鍵字，分別用于限定非只讀的編譯期變量和函數(shù)，變量必須存在于靜態(tài)存儲區(qū)或線程存儲區(qū)，函數(shù)必須是immediate function。

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