C++20中`constexpr`的显著增强

文章目录 1. **更多标准库函数支持`constexpr`**2. **支持动态内存分配**3. **支持虚函数和多态**4. **支持`try-catch`异常处理**5. **更灵活的控制流**6. **支持`std::initializer_list`**7. **支持修改`union`活跃成员**8. **允许更多类型的非类型模板参数**总结 C++20对 constexpr进行了显著增强，进一步放宽了其使用限制，使其能够支持更复杂的编译时计算和逻辑。以下是C++20中 constexpr的主要变化和增强：

1. 更多标准库函数支持constexpr

C++20将许多标准库函数标记为constexpr，允许它们在编译时计算。这包括：

容器操作，如std::vector::operator[]、std::string::operator[]、std::array::operator[]。算法，如std::sort、std::find_if、std::accumulate。 2. 支持动态内存分配

C++20允许在constexpr函数中使用new和delete，从而支持更复杂的数据结构（如动态数组和链表）在编译时构建。例如：

constexpr int* createArray(int size) { int* arr = new int[size]; for (int i = 0; i < size; ++i) { arr[i] = i * i; } return arr; } 3. 支持虚函数和多态

C++20允许虚函数被声明为constexpr，从而支持在编译时对多态对象进行操作。例如：

struct Base { constexpr virtual int value() const { return 0; } }; struct Derived : Base { constexpr int value() const override { return 1; } }; 4. 支持try-catch异常处理

C++20允许在constexpr函数中使用try-catch块，但异常必须在编译时处理。例如：

constexpr int SafeDivide(int a, int b) { if (b == 0) { throw std::runtime_error("Division by zero!"); } return a / b; } constexpr int ComputeQuotient(int x) { try { return SafeDivide(100, x); } catch (const std::runtime_error&) { return -1; } } 5. 更灵活的控制流

C++20扩展了constexpr函数中允许的控制流，包括更复杂的循环和条件语句。例如：

constexpr int factorial(int n) { int result = 1; for (int i = 1; i <= n; ++i) { result *= i; } return result; } 6. 支持std::initializer_list

std::initializer_list现在可以在constexpr上下文中使用。例如：

constexpr std::initializer_list<int> initList = {1, 2, 3, 4}; 7. 支持修改union活跃成员

C++20允许在constexpr函数中修改union的活跃成员。例如：

union Foo { int i; float f; }; constexpr int use() { Foo foo{}; foo.i = 3; foo.f = 1.2f; // C++20支持 return 1; } 8. 允许更多类型的非类型模板参数

C++20进一步放宽了非类型模板参数的限制，支持浮点数、用户定义的字面类型等。例如：

template<auto ...> struct ValueList {}; ValueList<'C', 0, 2L, nullptr, Foo{}> x; 总结

C++20对constexpr的增强使其在编译时计算能力上更加强大和灵活。这些改进不仅简化了代码，还减少了运行时开销，提升了程序的性能和安全性。