constexpr关键字

constexpr 是 C++11 引入的一个关键字，并在后续的 C++14、C++17 和 C++20 标准中不断得到增强。它的全称是 Constant Expression（常量表达式）

作用：constexpr 的主要作用是告诉编译器：**这个变量、函数或构造函数必须在编译期就能计算出结果，而不是等到运行时。**如果编译器无法在编译期计算出结果，代码将无法通过编译（报错）

主要应用场景：

1. 定义编译期常量

用于替代宏（#define）和 const，提供类型安全和作用域控制

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constexpr int max_size = 100; // 编译器直接将其替换为 100
int arr[max_size];            // 合法，因为 max_size 是编译期常量

2. 编译期函数计算

允许函数在编译期执行，只要传入的参数也是编译期常量。这可以用于元编程、数组大小计算、查找表生成等，极大地优化运行时性能

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constexpr int factorial(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

// 在编译期计算 5! = 120
constexpr int val = factorial(5); 

int main() {
    int x = 5;
    // 错误：x 不是常量表达式，不能在编译期调用 constexpr 函数作为常量使用
    // constexpr int val2 = factorial(x); 
    
    // 合法：在运行时调用，constexpr 函数也可以像普通函数一样在运行时运行
    int val3 = factorial(x); 
}

3. 构造函数

标记构造函数为 constexpr，意味着如果用该构造函数创建对象时的参数都是常量表达式，那么该对象也可以在编译期创建

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struct Point {
    constexpr Point(double x, double y) : x_(x), y_(y) {}
    double x_, y_;
};

constexpr Point p(1.0, 2.0); // p 是一个编译期常量对象

4. C++14 及以后的增强

C++14 ：放宽了限制，允许 constexpr 函数内部包含局部变量、循环（for, while）和分支语句，使得编写复杂的编译期逻辑成为可能。

C++17 ：引入了 if constexpr，允许在编译期根据条件剔除代码分支，常用于模板元编程。

C++20 ：进一步扩展，允许在 constexpr 中使用动态内存分配（但在编译期求值时有限制）、尝试捕获异常等，甚至支持大部分标准库算法在编译期运行

constexpr与const

const ：表示"只读"。变量一旦初始化就不能修改，但初始化可以发生在运行时

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int get_val(); 
const int a = get_val(); // 合法，a 是运行时常量

constexpr ：隐含了 const（即不可修改），但强制要求初始化必须发生在编译期

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int get_val();
constexpr int b = get_val(); // 错误！get_val() 不是 constexpr 函数，无法在编译期求值