constexpr es un modificador introducido en C++11 que informa al compilador que el valor de una función o variable es puede ser calculado en tiempo de compilación. Así pues, puede usarse como un literal o constante en lugares que no podría ser usado de otra manera.

El modificador constexpr

  • Proporciona expresiones constantes generalizadas.
  • Permite expresiones constantes sobre tipos definidos por el usuario.
  • Permite garantizar que una inicialización se realizará en tiempo de compilación.

Ejemplos

enum Flags { good=0, fail=1, bad=2, eof=4 };

constexpr int operator|(Flags f1, Flags f2) { return Flags(int(f1)|int(f2)); }

void f(Flags x)
{
    switch (x) {
        case bad:         /* ... */ break;
        case eof:         /* ... */ break;
        case bad|eof:     /* ... */ break;
        default:          /* ... */ break;
    }
}

En el ejemplo anterior constexpr el operador | se evalúa en tiempo de compilación si es llamado con valores conocidos en tiempo de compilación. Además de poder evaluar expresiones en tiempo de compilación queremos un mecanismo para requerir que se evalúen en tiempo de compilación; constexpr calificando una variable permite esto (e implica calificador const):

constexpr int x1 = bad|eof; // Correcto!

void f(Flags f3)
{
    constexpr int x2 = bad|f3; // Error! no es evaluable en tiempo de compilacion
    int x3 = bad|f3;           // Correcto!
}

Habitualmente quremos garantizar la evaluación en tiempo de compilación para objetos en en contexto global o de espacio de nombres, comunmente para objetos que queremos almacenar como sólo-lectura.

Esto también funciona para objetos cuyos constructores sean simples:

struct Point {
    int x,y;
    constexpr Point(int xx, int yy) : x(xx), y(yy) { }
};

constexpr Point origo(0,0);
constexpr int z = origo.x;

constexpr Point a[] = {Point(0,0), Point(1,1), Point(2,2) };
constexpr int x = a[1].x;   // x sera 1

Nótese que constexpr no reemplaza a const (y viceversa):

  • La función de const es expresar la idea de que un objeto no es modificado en el contexto en que se declara como constante (aunque pueda ser modificado en otros contextos). Declarar un objeto con const proporciona pistas al compilador para aplicar optimizaciones. En particular, si un objeto es declarado como const y NO se lee su dirección de memoria, un compilador puede evaluar su inicializador en tiempo de compilación (aunque no hay garantías de que tome esta decisión en todos los casos) y mantener ese valor en las tablas del compilador en lugar de generarlo en el código.
  • La función de constexpr es extender el rango de lo que pueda ser evaluado en tiempo de compilación, asegurando los tipos. Los objetos declarados con constexpr tienen su inicializador evaluado en tiempo de compilación; son básicamente valores almacenados en las tablas del compilador y sólo van a parar al código si es necesario.

Ver también