为什么 C 11 中的函数声明需要 `constexpr` 关键字？

Constexpr 函数声明背后的基本原理

C 11 引入了函数的 constexpr 说明符，允许在常量表达式（如模板参数）中使用它们。然而，它提出了一个问题：为什么需要这个关键字以及它能提供什么。

揭示意图并防止过度依赖

需要 constexpr 关键字有助于展示设计者对功能使用的意图。它表示该函数旨在封装一个常量表达式。然而，这种语义约束并不总是经过验证，而是由程序员来确保：

• 函数在常量表达式中使用。
• 提供文档来定义有效参数

保证客户端代码完整性

通过将函数标记为 constexpr，库作者传达了客户端代码可以在此类上下文中依赖它们。这可以防止客户端无意中使用该函数，从而在函数的实现发生更改时破坏编译。

例如，如果没有 constexpr，返回常量的函数可能会被假定为不可变。但是，从配置文件中检索其值的后续实现可能会根据其稳定性而中断客户端。 Constexpr 确保客户端代码遵循函数的预期用途并防止不可预见的破坏。

避免不需要的依赖项

Constexpr 还有助于防止客户端代码依赖于非 constexpr 函数。与非常量成员函数一样，constexpr 确保客户端代码不会引入意外的依赖项或用法。

由于编译器不会使用 constexpr 强制执行编译时常量结果，因此程序员有责任设计满足此要求的函数。

与非常量成员函数的比较

与非常量成员函数类似，constexpr：

• 防止不当使用（例如，在 const 对象上调用成员函数或使用可能在运行时更改的模板参数中的值）。
• 不同之处在于，由于编译器限制，它不会强制执行编译时常量结果。

本质上，constexpr 并不是严格可选的，因为它的目的是澄清意图、防止误用以及保护客户端代码免受意外依赖的影响。

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