const和constexpr

在 C++ 中，const 和 constexpr 都用于定义常量，但它们的用途和行为有显著区别。

简单来说const可以是运行时变量也可以是编译时变量，而constexpr必须是编译时变量

而数组的大小这种就必须是编译时变量

以下是详细对比：

**const**：
- 表示变量的值在初始化后不可修改（只读）。
- 可以用于运行时常量或编译时常量，具体取决于初始化方式。
- 适用场景：需要确保变量不被修改，但不一定要求编译时求值。
- 示例：
  1
  2
  3
  const int x = 10; // 编译时常量
  int y = 5;
  const int z = y; // 运行时常量（y 的值在运行时确定）
**constexpr**：
- 表示变量或函数的值或结果必须在编译时可求值。
- 用于定义编译时常量或编译时计算的函数，确保结果在编译阶段确定。
- 适用场景：需要编译时常量（如数组大小、模板参数）或性能敏感的编译时计算。
- 示例：
  1
  2
  3
  constexpr int x = 10; // 编译时常量
  constexpr int square(int n) { return n * n; }
  int arr[square(5)]; // square(5) 在编译时求值为 25

**const**：
- 可以用编译时常量或运行时变量初始化。
- 初始化后不可修改，但初始化时间可以是运行时。
- 示例：
  1
  2
  3
  int input;
  std::cin >> input;
  const int value = input; // 运行时初始化
**constexpr**：
- 必须用编译时可求值的表达式初始化。
- 初始化必须在编译时完成，不能依赖运行时值。
- 示例：
  1
  2
  3
  4
  constexpr int value = 10; // 合法
  int input;
  std::cin >> input;
  constexpr int error = input; // 错误：input 是运行时值

**const**：
- 可以修饰变量、指针、成员函数等，强调不可修改性。
- 作用广泛，不限于编译时场景。
- 示例：
  1
  2
  const int* ptr = &x; // 指针指向的值不可修改
  void foo() const; // 成员函数不修改对象
**constexpr**：
- 主要用于变量和函数，强调编译时求值。
- C++11 中仅限简单函数，C++14 及以后支持更复杂逻辑（如循环、条件语句）。
- 示例：
  1
  2
  3
  4
  constexpr int factorial(int n) {
  return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
  }
  constexpr int f = factorial(5); // 编译时计算 120

**const**：

示例：

class MyClass {
    int x;
public:
    int getX() const { return x; } // 不会修改 x
};

**constexpr**：
- 用于函数，表示函数的结果可在编译时求值（如果输入是编译时常量）。
- 函数体必须满足编译时求值的约束（如避免运行时操作）。
- 示例：
  1
  2
  3
  4
  constexpr int add(int a, int b) { return a + b; }
  constexpr int result = add(3, 4); // 编译时求值为 7
  int x = 3, y = 4;
  int z = add(x, y); // 运行时调用，仍然合法

**const**：
- const 变量可能占用内存（除非优化为常量折叠）。
- 如果是运行时常量，存储在栈或堆上。
- 示例：
  1
  const int x = std::rand(); // 运行时初始化，占用内存
**constexpr**：
- constexpr 变量通常不占用运行时内存（编译器直接内联常量值）。
- 提高性能，因为值在编译时确定。
- 示例：
  1
  constexpr int x = 10; // 编译时常量，通常不占用内存

**const**：
- C++98 就存在，兼容性强。
- 限制较少，适用于各种场景。
- 不保证编译时求值，不能直接用于模板参数或数组大小。
**constexpr**：
- C++11 引入，功能在 C++14、C++17 等版本中扩展。
- 限制严格（如函数体需满足编译时求值规则）。
- 可用于模板参数、数组大小等编译时场景。
- 示例：
  1
  2
  3
  4
  constexpr int n = 5;
  int arr[n]; // 合法，n 是编译时常量
  const int m = 5;
  int arr2[m]; // 合法，但依赖编译器优化

两者可结合使用，例如：

1	constexpr const int x = 10; // 既是编译时常量，又不可修改