定数式(constexpr)

概要

キーワード"constexpr"を指定することで、対象をコンパイル時定数として扱えるようにする機能である。 コンパイル時定数は、固定長配列のサイズ指定や、テンプレート引数に使用できる。 また、constとの違いは、constはコンパイル時に定数であることが保証されていない点である。 constexprが指定された対象は全てコンパイル時定数となる。 C++11でのconstexpr関数は制約が厳しく使い勝手が悪いことから、C++14では制約が緩められている。 ここではC++11でのconstexpr条件とサンプルを示す。

以下にconstexprが指定可能な対象を示す。

• 変数定義
• 関数宣言,定義
• 関数テンプレート宣言,定義
• リテラル型staticメンバ変数宣言
• 変数テンプレート(C++14)

constexpr int square(int x);            //OK    関数宣言
constexpr int bufsz = 1024              //OK    変数定義

constexpr struct pixel {                //error 型宣言には指定できない
    int x;
    int y;
    constexpr pixel(int);               //OK    関数宣言(コンストラクタ)

constexpr pixel::pixel(int a)
    : x(square(a)), y(square(a))        //OK    関数定義
{}

constexpr int square(int x) {           //OK    関数定義
    return x*x;
}

int next(constexpr int x) {             //error パラメータには指定不可
    return x+1;
}

extern constexpr int memsz;             //error 変数定義ではない

変数にconstexprを指定する場合、以下の条件を満たす必要がある。

• リテラル型
• 初期化される

コンストラクタ以外の関数でconstexpr指定されたものをconstexpr関数と呼び、以下の条件を満たす必要が有る。

• virtual関数でない(メンバ関数の場合)
• 戻り値がリテラル型
• パラメータがリテラル型
• return文が一つのみである。(C++14で緩和)

コンストラクタにconstexpr指定されたものをconstexprコンストラクタと呼び、以下の条件を満たす必要が有る。

• パラメータはリテラル型
• virtual基本クラスを持たない
• tryブロックを持たない
• 基本クラスはconstexprコンストラクタで初期化され、全ての非staticデータメンバ、基本クラスのサブオブジェクトは初期化されること
• 非staticメンバ変数やベースクラスの各メンバ変数の初期化で実行される各コンストラクタはconstexprでなければならない。

関数テンプレート(コンストラクタ含む)において、関数テンプレートがインスタンス化された際に、constexpr性を満足しない 場合、その関数はconstexprではなくなる。