Constexpr对宏

Question

我应该选择在哪里使用宏，在哪里我应该更喜欢constexpr？它们不是基本一样吗？

#define MAX_HEIGHT 720

vs

constexpr unsigned int max_height = 720;

Answer 1

它们不是基本一样吗？

不是的。绝对不是。一点也不接近。

除了宏是int和constexpr unsigned是unsigned这一事实之外，还有一些重要的区别，宏只有one的优势。

作用域

宏由预处理器定义，每次发生时都被简单地替换到代码中。预处理器是哑，不理解C++语法或语义。宏忽略名称空间、类或函数块等作用域，因此您不能在源文件中使用任何其他名称。对于定义为适当的C++变量的常量来说，情况并非如此：

#define MAX_HEIGHT 720
constexpr int max_height = 720;

class Window {
  // ...
  int max_height;
};

有一个名为max_height的成员变量是可以的，因为它是类成员，因此具有不同的作用域，并且与名称空间作用域上的变量不同。如果您试图为成员重用名称MAX_HEIGHT，则预处理器会将其更改为不编译的废话：

class Window {
  // ...
  int 720;
};

这就是为什么您必须给予宏UGLY_SHOUTY_NAMES以确保它们脱颖而出，并且您可以小心地命名它们以避免冲突。如果您没有不必要地使用宏，您就不必担心这个问题(也不必阅读SHOUTY_NAMES)。

如果你只想要一个常量在一个函数中，你不能用宏来做，因为预处理器不知道函数是什么，或者它里面意味着什么。若要将宏限制在文件的某个特定部分，您需要再次对其进行#undef：

int limit(int height) {
#define MAX_HEIGHT 720
  return std::max(height, MAX_HEIGHT);
#undef MAX_HEIGHT
}

与那些更明智的人相比：

int limit(int height) {
  constexpr int max_height = 720;
  return std::max(height, max_height);
}

你为什么更喜欢宏呢？

一个真实的内存位置

constexpr变量是一个变量，因此它实际上存在于程序中，您可以执行正常的C++操作，比如获取其地址并绑定到它的引用。

此代码具有未定义的行为：

#define MAX_HEIGHT 720
int limit(int height) {
  const int& h = std::max(height, MAX_HEIGHT);
  // ...
  return h;
}

问题是MAX_HEIGHT不是变量，所以对于std::max的调用，编译器必须创建一个临时int。然后，std::max返回的引用可能会引用该临时语句，该临时引用在语句结束后不存在，因此return h访问无效内存。

这个问题根本不存在于适当的变量中，因为它在内存中有一个固定的位置，不会消失：

int limit(int height) {
  constexpr int max_height = 720;
  const int& h = std::max(height, max_height);
  // ...
  return h;
}

(实际上，您可能会声明int h而不是const int& h，但是问题可能在更微妙的上下文中出现。)

预处理条件

选择宏的唯一时间是需要预处理器理解它的值，以便在#if条件下使用。

#define MAX_HEIGHT 720
#if MAX_HEIGHT < 256
using height_type = unsigned char;
#else
using height_type = unsigned int;
#endif

您不能在这里使用变量，因为预处理程序不知道如何按名称引用变量。它只理解一些基本的非常基本的东西，比如宏展开和以#开头的指令(比如#include、#define和#if)。

如果您想要一个可以被预处理器理解的常量，那么您应该使用预处理器来定义它。如果要为普通C++代码设置常量，请使用普通C++代码。

上面的示例只是演示预处理器条件，但即使是该代码也可以避免使用预处理器：

using height_type = std::conditional_t<max_height < 256, unsigned char, unsigned int>;

Answer 2

一般来说，您应该在可能的时候使用constexpr，只有在没有其他解决方案的情况下才使用宏。

理由：

宏在代码中是一个简单的替代品，由于这个原因，它们经常产生冲突(例如，windows.h max宏与std::max)。此外，一个可以工作的宏可以很容易地以一种不同的方式使用，从而触发奇怪的编译错误。(例如用于结构成员的Q_PROPERTY )

由于所有这些不确定因素，避免宏是很好的代码风格，就像通常避免gotos一样。

constexpr是语义定义的，因此通常生成的问题要少得多。

Answer 3

Jonathon Wakely的回答很棒。我还建议您在考虑宏的使用之前，先看看jogojapan's answer，看看const和constexpr之间的区别。

宏是愚蠢的，但在一个好的方面。从表面上看，它们现在是一种构建工具，当您希望代码中非常特定的部分只在特定的构建参数得到“定义”的情况下编译时。通常，这意味着使用宏名称，或者更好的是，我们将其命名为Trigger，并将诸如/D:Trigger、-DTrigger等添加到正在使用的构建工具中。

虽然宏有许多不同的用途，但我经常看到的这两种方法并不坏/过时：

1. 硬件和平台特定代码部分
2. 增加冗长的构建

因此，虽然在OP的情况下，您可以完成使用constexpr或MACRO定义int的相同目标，但在使用现代约定时，两者不太可能有重叠。以下是一些尚未被逐步淘汰的常用宏用法。

#if defined VERBOSE || defined DEBUG || defined MSG_ALL
    // Verbose message-handling code here
#endif

作为宏使用的另一个例子，让我们假设您有一些即将发布的硬件，或者可能有一些其他人不需要的棘手的解决方案。我们将把这个宏定义为GEN_3_HW。

#if defined GEN_3_HW && defined _WIN64
    // Windows-only special handling for 64-bit upcoming hardware
#elif defined GEN_3_HW && defined __APPLE__
    // Special handling for macs on the new hardware
#elif !defined _WIN32 && !defined __linux__ && !defined __APPLE__ && !defined __ANDROID__ && !defined __unix__ && !defined __arm__
    // Greetings, Outlander! ;)
#else
    // Generic handling
#endif