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【C/C++】const关键词及拓展

news 来源：原创 2025/7/21 23:47:50

✅ C++ 中的 `const` 关键字学习笔记

💡 关键词：常量、编译时常量、性能优化、安全性、C++11/C++14/C++17/C++20 特性

🧠 一、`const` —— 常量修饰符

1.1 定义

const 是 “constant” 的缩写。
表示一个变量一旦被初始化，其值就不能再改变。

1.2 基本用法

const int max_value = 100;
max_value = 200; // ❌ 编译错误

1.3 `const` 修饰指针

写法	含义
`const int* p` 或 `int const* p`	指向的内容不可变
`int* const p`	指针本身不可变
`const int* const p`	指针和内容都不可变

int a = 5, b = 10;const int* p1 = &a;
p1 = &b;        // ✅ OK：可以修改指针指向
// *p1 = 20;    // ❌ 错误：不能修改指向的内容int* const p2 = &a;
*p2 = 15;       // ✅ OK：可以修改指向的内容
// p2 = &b;     // ❌ 错误：不能修改指针指向const int* const p3 = &a;
// *p3 = 20;    // ❌ 错误
// p3 = &b;     // ❌ 错误

1.4 成员函数后加 `const`

表示该成员函数不会修改类的成员变量。

class Rectangle {
public:Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}int area() const {return width * height;}private:int width, height;
};

⚠️ 注意：非 const 函数不能在 const 对象上调用。

🔥 二、`constexpr` —— 编译期常量表达式

2.1 定义

表示这个变量或函数的结果可以在编译时求值，并且结果是一个常量。

2.2 基本用法

constexpr int square(int x) {return x * x;
}constexpr int s = square(5); // ✅ 编译时计算成 25
char buffer[s];              // ✅ 合法，数组大小为 25

2.3 `constexpr` 变量

constexpr double pi = 3.141592653589793;

必须在编译时就能确定值。
可用于数组大小、模板参数等需要常量表达式的场合。

2.4 `constexpr` 函数

constexpr int factorial(int n) {int result = 1;for (int i = 2; i <= n; ++i)result *= i;return result;
}

C++14 起支持复杂逻辑（如循环、条件判断）。

2.5 `if constexpr`（C++17）

template <typename T>
void foo(T t) {if constexpr (std::is_integral_v<T>) {// 编译时选择路径} else {// 其他处理方式}
}

⚡ 三、`consteval` —— 立即函数（Immediate Function）

3.1 定义

consteval 是 C++20 新增的关键字。
表示这个函数必须在编译期求值，否则会报错！

3.2 示例

consteval int sqr(int x) {return x * x;
}int main() {constexpr int a = sqr(5); // ✅ OK：编译时求值int b = 5;int c = sqr(b);           // ❌ 错误：b 是运行时变量
}

🛠️ 四、`constinit` —— 静态初始化保证

4.1 定义

constinit 是 C++20 新增的关键字。
用于确保变量具有静态初始化（不是运行时动态初始化），避免不确定性行为。

4.2 示例

constinit int val = 100; // ✅ OK：静态初始化

int get_value() {return 42;
}constinit int value = get_value(); // ❌ 错误：get_value() 不是常量表达式

📊 五、四个关键字对比表

特性	`const`	`constexpr`	`consteval`	`constinit`
是否修饰变量	✅	✅	❌（仅函数）	✅
是否修饰函数	❌	✅	✅	❌
是否必须编译时求值？	❌	否（推荐）	✅	否（但必须是常量表达式）
是否影响运行时性能？	否	是（提前计算）	是（强制编译期）	否（但提升可预测性）
是否可用于数组大小、模板参数？	否	✅	✅	✅
是否能用于 `if` 条件分支？	❌	✅	✅	❌

🧩 六、推荐实践

场景	推荐使用
定义数学常量	✅ `constexpr`
定义配置参数	✅ `const` 或 `constexpr`
强制编译期计算	✅ `consteval`
保证静态初始化	✅ `constinit`
函数参数传入只读数据	✅ `const` 引用
数组大小、模板参数	✅ `constexpr`

📝 七、总结一句话

const 是“我不会改这个值”
constexpr 是“这个值编译时就确定了”
consteval 是“你必须在编译时算出来”
constinit 是“我要在程序启动时就准备好”

📘 示例汇总

// const 基础
const int a = 10;// constexpr 基础
constexpr int b = 10;
constexpr int c = b * 2; // ✅ OK// constexpr 函数
constexpr int add(int x, int y) {return x + y;
}constexpr int d = add(3, 4); // ✅ 编译时计算成 7// consteval 函数
consteval int cube(int x) {return x * x * x;
}constexpr int e = cube(3); // ✅ OK
int f = 3;
cube(f); // ❌ 错误：f 是运行时变量// constinit 变量
constinit int global_val = 100; // ✅ OK
constinit int another_val = add(2, 3); // ✅ OK

【C/C++】const关键词及拓展

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