constexpr关键字

起因

cppreference.com上查看std::find_if函数的签名如下:

c++20前函数没有constexpr修饰，c++20及以后使用constexpr进行修饰，为什么？
c++20后添加constexpr对之前的代码会有影响吗（会不会导致之前的代码失效）？
下面来一一解答这些问题？

c++20为什么使用constexpr修饰find_if

C++20 library features中有描述该特性：

c++20 library为 和 添加了constexpr支持。
主要是为了解决(具体细节见papers P0202R3 )：

#include <array>
#include <algorithm>int main() {// OKconstexpr std::array<char, 6> a { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' };// Failures:// * std::find is not constexprconstexpr auto it = std::find(a.rbegin(), a.rend(), 'H');
}

c++20后添加constexpr对之前的代码会有影响吗（会不会导致之前的代码失效）？

按照P0202R3的介绍不会有任何影响,单纯的库扩展。

II. Impact on the Standard
This proposal is a pure library extension. It proposes changes to existing headers and such that the changes do not break existing code and do not degrade performance. It does not require any changes in the core language in simple cases of non assembly optimized Standard Library, and it could be implemented in standard C++.

这个是结论，如何实现的呢？首先我们从constexpr的作用说起：
Constexpr 起源（c++11）
Constexpr 在c++11中引入的：

详细的Paper见N2235;
概括的来讲主要是解决如下问题：

• 让编译期计算达到类型安全
• 一般来说，通过将计算移至编译期来提高效率
• 支持嵌入式系统编程（尤其是 ROM）
• 直接支持元编程
• 让编译期编程与“普通编程”非常相似

对于Constant-expression functions值得注意的一点描述有：一个constexpr function是可能被使用non-constant expressions调用的，这个时候这个函数调用就不需要编译器计算。

A constant-expression function may be called with non-constant expressions, in that case there is no requirement that the resulting value be evaluated at compiletime
举例：

constexpr int func(int x)
{ return x; }int main() {constexpr int i = 1;func(i); // 编译期计算int j = 2;func(j); // 运行期计算return 0;
}

这也正可以解释一个函数从没有constexpr到添加constexpr关键字，是不会对原来的代码有影响的（使用no-constant expression调用时，constexpr相当于退化掉了）。
c++11，一些constexpr function例子（fine是合法，error是不合法）：

// square可以解决宏函数的一些问题：类型不安全问题
constexpr int square(int x)
{ return x * x; } // fineconstexpr long long_max() { return 2147483647; } // fine constexpr int abs(int x) { return x < 0 ? -x : x; } // fine constexpr void f(int x) // error: return type is void 
{ /* ... */ } constexpr int next(int x) 
{ return ++x; } // error: use of increment constexpr int g(int n) // error: body not just ‘‘return expr’’ 
{ int r = n;while (--n > 1) r *= n;return r;
}constexpr int twice(int x);
enum { bufsz = twice(256) }; // error: twice() isn’t (yet) defined constexpr int fac(int x)
{ return x > 2 ? x * fac(x - 1) : 1; } // error: fac() not defined before use

c++14对constexpr的扩充：
C++14 允许在 constexpr 函数中使用局部变量，从而支持了循环;

#include <iostream>
constexpr int test(int n) {int k = n; // 支持局部变量k++;return k; 
}int main() {constexpr int i = 11;int k = test(i); // 编译期计算int j = 22;int m = test(j); // 运行期计算
}

这种放松简化了许多 constexpr 函数并使许多 C++ 程序员感到高兴。他们不满地发现，以前在编译时只能对算法的纯函数表达式进行求值。特别是，他们希望使用循环来避免递归。就更长期来看，这释放出了要在 C++17 和 C++20中进一步放松限制的需求。为了说明潜在的编译期求值的能力，我已经指出 constexpr thread 也是可能的，尽管我并不急于对此进行提案。