Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14 - [45]

также могут быть известны во время компиляции. А значит, инициализированный таким образом объект Point может быть constexpr:

constexpr Point p1(9.4, 27.7); // OK, во время компиляции
                               // работает constexpr конструктор
constexpr Point p2(28.8, 5.3); // То же самое

Аналогично функции доступа xValue и yValue могут быть constexpr, поскольку если они вызываются для объекта Point со значением, известным во время компиляции (например, объект constexpr Point), значения членов-данных x и y могут быть известны во время компиляции. Это делает возможным написать constexpr-функции, которые вызывают функции доступа Point и инициализируют constexpr-объекты результатами вызовов этих функций:

constexpr
Point midpoint(const Points p1, const Points p2) noexcept {
 return {(p1.xValue()+p2.xValue()) / 2,  // Вызов constexpr
         (p1.yValue()+p2.yValue()) / 2}; // функции-члена
}

constexpr auto mid = midpoint(p1, p2);   // Инициализация
       // constexpr объекта результатом constexpr-функции

Это очень интересно. Это означает, что объект mid может быть создан в памяти, предназначенной только для чтения, несмотря на то что его инициализация включает вызовы конструкторов, функций доступа и функции, не являющейся членом! Это означает, что вы можете использовать выражение наподобие mid.xValue() * 10 в аргументе шаблона или в выражении, определяющем значение перечислителя[10]! Это означает, что традиционно довольно строгая граница между работой во время компиляции и работой во время выполнения начинает размываться, и некоторые вычисления, традиционно являющиеся вычислениями времени выполнения, могут перейти на стадию компиляции. Чем больший код участвует в таком переходе, тем быстрее будет работать ваша программа. (Однако компилироваться она может существенно дольше.)

В С++11 два ограничения предотвращают объявление функций-членов PointsetX и setY как constexpr. Во-первых, они модифицируют объект, с которым работают, а в С++11 функции-члены constexpr неявно являются const. Во-вторых, они имеют возвращаемый тип void, а void не является литеральным типом в С++11. Оба эти ограничения сняты в С++14, так что в С++14 даже функции установки полей Point могут быть объявлены как constexpr:

class Point {
public:

 constexpr void setX(double newX) noexcept // С++14
 { x = newX;}

 constexpr void setY(double newY) noexcept // С++14
 { y = newY; }

};

Это делает возможным написание функций наподобие следующей:

// Возвращает отражение точки p
// oтнocитeльнo начала координат (С++14)
constexpr Point reflection(const Point& p) noexcept {
 Point result;             // Нeкoнcтантный объект Point
 result.setX(-p.xValue()); // Установка его полей x и y
 result.setY(-p.yValue());
 return result;            // Возврат копии
}

Соответствующий клиентский код имеет вид:

constexpr Point p1(9.4, 27.7); // Как и выше
constexpr Point p2(28.8, 5.3);
constexpr auto mid = midpoint(p1, p2);
constexpr auto reflectedMid = // reflectedMid пpeдcтавляeт
 reflection(mid);             // собой (-19.1 -16.5) и
                              // известно во время компиляции

Совет из этого раздела заключается в том, чтобы использовать constexpr везде, где это только возможно, и теперь, надеюсь, вам понятно, почему: и объекты constexpr, и constexpr-функции могут применяться в более широком диапазоне контекстов, чем объекты и функции, не являющиеся constexpr. Применяя constexpr, где это возможно, вы максимизируете диапазон ситуаций, в которых ваши объекты и функции могут быть использованы.

Важно отметить, что constexpr является частью интерфейса объекта или функции. constexpr провозглашает: “Меня можно использовать в контексте, где для С++ требуется константное выражение”. Если вы объявляете объект или функцию как constexpr, клиенты могут использовать их в указанных контекстах. Если позже вы решите, что такое использование constexpr было ошибкой, и удалите его, то это может привести к тому, что большое количество клиентского кода перестанет компилироваться. (Простое действие, заключающееся в добавлении в функцию отладочного вывода для отладки или настройки производительности может привести к таким проблемам, поскольку инструкции ввода-вывода в общем случае в constexpr-функциях недопустимы.) Часть “где это возможно” совета является вашей доброй волей на придание долгосрочного характера данному ограничению на объекты и функции, к которым вы его применяете.

Следует запомнить

• Объекты constexpr являются константными и инициализируются объектами, значения которых известны во время компиляции.

• Функции constexpr могут производить результаты времени компиляции при вызове с аргументами, значения которых известны во время компиляции.

• Объекты и функции constexpr могут использоваться в более широком диапазоне контекстов по сравнению с объектами и функциями, не являющимися constexpr.

• constexpr является частью интерфейса объектов и функций.

3.10. Делайте константные функции-члены безопасными в смысле потоков

Если мы работаем в области математики, нам может пригодиться класс, представляющий полиномы. В этом классе было бы неплохо иметь функцию для вычисления корней полинома, т.e. значений, при которых значение полинома равно нулю. Такая функция не должна модифицировать полином, так что ее естественно объявить как