constexpr 说明符 (C++11 起)

#include <iostream>
#include <stdexcept>

// C++11 constexpr 函数使用递归而非迭代
constexpr int factorial(int n)
{
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

// C++14 constexpr 函数可使用局部变量和循环
#if __cplusplus >= 201402L
constexpr int factorial_cxx14(int n)
{
    int res = 1;
    while (n > 1)
        res *= n--;
    return res;
}
#endif // C++14

// 字面类
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 函数通过抛异常来提示错误
    // C++11 中，它们必须用条件运算符 ?: 来这么做
    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 函数必须把一切放在单条 return 语句中
// （C++14 无此要求）
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);
}

// 输出要求编译时常量的函数，用于测试
template<int n>
struct constN
{
    constN() { std::cout << n << '\n'; }
};

int main()
{
    std::cout << "4! = ";
    constN<factorial(4)> out1; // 在编译时计算
    
    volatile int k = 8; // 使用 volatile 防止优化
    std::cout << k << "! = " << factorial(k) << '\n'; // 运行时计算
    
    std::cout << "\"Hello, world!\" 里小写字母的个数是 ";
    constN<countlower("Hello, world!")> out2; // 隐式转换为 conststr
    
    constexpr int a[12] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
    constexpr int length_a = sizeof a / sizeof(int); // C++17 中为 std::size(a)，
                                                      // C++20 中为 std::ssize(a)
    std::cout << "长度为 " << length_a << " 的数组中各元素为：";
    for (int i = 0; i < length_a; ++i)
        std::cout << a[i] << ' ';
    std::cout << '\n';
}