constexpr specifier (since C++11)

• constexpr - 変数 , 構造化バインディング (C++26以降) または関数の値が 定数式 内に現れることを指定する

説明

constexpr 指定子は、エンティティの値をコンパイル時に評価可能であることを宣言します。そのようなエンティティは、コンパイル時 constant expressions のみが許可される場所で使用できます（適切な関数引数が与えられている場合）。

constexpr 指定子をオブジェクト宣言 または非静的メンバ関数 (C++14まで) で使用すると、 const を暗黙的に指定します。

A constexpr 指定子が関数の最初の宣言で使用される場合、 または static データメンバー (C++17以降) は inline を暗黙的に示します。関数または関数テンプレートのいずれかの宣言に constexpr 指定子がある場合、すべての宣言にその指定子を含める必要があります。

constexpr variable

変数 または変数テンプレート (C++14以降) は、以下の条件がすべて満たされる場合に constexpr として宣言できます:

• 宣言は 定義 です。
• これは リテラル型 のものです。
• 初期化されています（宣言によって）。

constexpr function

関数または関数テンプレートは constexpr として宣言できます。

関数は、以下のすべての条件を満たす場合に constexpr-suitable となります：

• これがコンストラクタ またはデストラクタ (C++20以降) である場合、そのクラスは virtual base class を持ちません。

インスタンス化された constexpr 関数を除いて、非テンプレートの constexpr 関数はconstexpr-suitableでなければなりません。

与えられた文脈における constexpr 関数の呼び出しは、以下の例外を除く全ての点において、同じ文脈における同等の非 constexpr 関数の呼び出しと同じ結果を生成します：

• constexpr 関数の呼び出しは 定数式 内に現れることができます。
• コピー省略 は定数式では実行されません。

constexpr constructor

constexpr 関数の要件に加えて、コンストラクタがconstexprとして適切であるためには、以下のすべての条件を満たす必要があります：

• このクラスには virtual base class がありません。

constexpr デストラクタ

注記

constexpr int f(); 
constexpr bool b1 = noexcept(f()); // false, undefined constexpr function
constexpr int f() { return 0; }
constexpr bool b2 = noexcept(f()); // true, f() is a constant expression

void f(int& i) // not a constexpr function
{
    i = 0;
}
constexpr void g(int& i) // well-formed since C++23
{
    f(i); // unconditionally calls f, cannot be a constant expression
}

リテラル型ではないクラスに対してもconstexprコンストラクタは許可されています。例えば、 std::shared_ptr のデフォルトコンストラクタはconstexprであり、 定数初期化 を可能にします。

constexprで参照変数を宣言できます（それらの初期化子は 参照定数式 である必要があります）：

static constexpr int const& x = 42; // const intオブジェクトへのconstexpr参照
                                    // (静的参照による寿命延長により、
                                    //  このオブジェクトは静的ストレージ期間を持つ)

キーワード

constexpr

例

#include <iostream>
#include <stdexcept>
// C++11 constexpr関数は反復ではなく再帰を使用する
constexpr int factorial(int n)
{
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}
// C++14 constexpr関数はローカル変数とループを使用できる
#if __cplusplus >= 201402L
constexpr int factorial_cxx14(int n)
{
    int res = 1;
    while (n > 1)
        res *= n--;
    return res;
}
#endif // C++14
// リテラルクラス
class conststr
{
    const char* p;
    std::size_t sz;
public:
    template<std::size_t N>
    constexpr conststr(const char(&a)[N]): p(a), sz(N - 1) {}
    // constexpr関数は例外をスローすることでエラーを通知する
    // C++11では、条件演算子 ?: から行う必要がある
    constexpr char operator[](std::size_t n) const
    {
        return n < sz ? p[n] : throw std::out_of_range("");
    }
    constexpr std::size_t size() const { return sz; }
};
// C++11 constexpr関数はすべてを単一のreturn文にまとめる必要があった
// (C++14ではその要件はない)
constexpr std::size_t countlower(conststr s, std::size_t n = 0,
                                             std::size_t c = 0)
{
    return n == s.size() ? c :
        'a' <= s[n] && s[n] <= 'z' ? countlower(s, n + 1, c + 1)
                                   : countlower(s, n + 1, c);
}
// テスト用のコンパイル時定数を必要とする出力関数
template<int n>
struct constN
{
    constN() { std::cout << n << '\n'; }
};
int main()
{
    std::cout << "4! = ";
    constN<factorial(4)> out1; // コンパイル時に計算
    volatile int k = 8; // volatileを使用して最適化を無効化
    std::cout << k << "! = " << factorial(k) << '\n'; // 実行時に計算
    std::cout << "「Hello, world!」内の小文字の数は ";
    constN<countlower("Hello, world!")> out2; // 暗黙的にconststrに変換
    constexpr int a[12] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
    constexpr int length_a = sizeof a / sizeof(int); // C++17ではstd::size(a)、
                                                      // C++20ではstd::ssize(a)
    std::cout << "長さ " << length_a << " の配列の要素: ";
    for (int i = 0; i < length_a; ++i)
        std::cout << a[i] << ' ';
    std::cout << '\n';
}

4! = 24
8! = 40320
「Hello, world!」の小文字の数は9です
長さ12の配列の要素: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0

不具合報告

以下の動作変更欠陥報告書は、以前に公開されたC++標準に対して遡及的に適用されました。

1. ↑ これは冗長です。なぜなら、 constexpr 指定子を持つ変数テンプレートの宣言が複数存在することはできないためです。

関連項目