[C++] constとconstexprの違いと使い分けるポイントを解説

#include <iostream>
int main() {
    const int number = 10; // numberは変更できない
    // number = 20; // エラー：const変数は変更できません
    std::cout << "number: " << number << std::endl;
    return 0;
}

number: 10

#include <iostream>
constexpr int square(int x) { // コンパイル時に評価される関数
    return x * x;
}
int main() {
    constexpr int value = square(5); // valueはコンパイル時に計算される
    std::cout << "value: " << value << std::endl;
    return 0;
}

value: 25

#include <iostream>
int main() {
    const int maxValue = 100; // maxValueは変更できない
    // maxValue = 200; // エラー：const変数は変更できません
    std::cout << "maxValue: " << maxValue << std::endl;
    return 0;
}

maxValue: 100

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    MyClass(int value) : value(value) {}
    // constメンバ関数
    int getValue() const { 
        return value; // valueを変更しない
    }
private:
    int value;
};
int main() {
    MyClass obj(42);
    std::cout << "Value: " << obj.getValue() << std::endl;
    return 0;
}

Value: 42

#include <iostream>
int main() {
    int value = 10;
    const int* ptr1 = &value; // ptr1が指す先のデータは変更できない
    // *ptr1 = 20; // エラー：constポインタが指す先のデータは変更できません
    int* const ptr2 = &value; // ptr2自体は変更できない
    *ptr2 = 20; // ptr2が指す先のデータは変更できる
    std::cout << "value: " << value << std::endl;
    return 0;
}

value: 20

#include <iostream>
void printValue(const int& value) { // const参照を使用
    std::cout << "Value: " << value << std::endl;
}
int main() {
    int number = 30;
    printValue(number); // numberは変更されない
    return 0;
}

Value: 30

#include <iostream>
int main() {
    constexpr int maxSize = 100; // maxSizeはコンパイル時に評価される
    // maxSize = 200; // エラー：constexpr変数は変更できません
    std::cout << "maxSize: " << maxSize << std::endl;
    return 0;
}

maxSize: 100

#include <iostream>
constexpr int factorial(int n) { // コンパイル時に評価される関数
    return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
}
int main() {
    constexpr int result = factorial(5); // resultはコンパイル時に計算される
    std::cout << "Factorial of 5: " << result << std::endl;
    return 0;
}

Factorial of 5: 120

#include <iostream>
constexpr int getValue() {
    return 42; // コンパイル時に評価される
}
int main() {
    constexpr int value = getValue(); // valueはコンパイル時に計算される
    std::cout << "Value: " << value << std::endl;
    return 0;
}

Value: 42

#include <iostream>
template<int N>
constexpr int square() {
    return N * N; // コンパイル時に評価される
}
int main() {
    constexpr int result = square<5>(); // resultはコンパイル時に計算される
    std::cout << "Square of 5: " << result << std::endl;
    return 0;
}

Square of 5: 25

#include <iostream>
constexpr int fibonacci(int n) { // フィボナッチ数列を計算するconstexpr関数
    return (n <= 1) ? n : fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
int main() {
    constexpr int result = fibonacci(10); // コンパイル時に計算される
    std::cout << "Fibonacci of 10: " << result << std::endl;
    return 0;
}

Fibonacci of 10: 55

#include <iostream>
void printArray(const int* arr, const int size) { // constポインタを使用
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " "; // 配列の内容を変更しない
    }
    std::cout << std::endl;
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(numbers, 5); // 配列を安全に渡す
    return 0;
}

1 2 3 4 5

#include <iostream>
template<int N>
constexpr int factorial() { // テンプレートメタプログラミングでのconstexpr関数
    return N <= 1 ? 1 : N * factorial<N - 1>();
}
int main() {
    constexpr int result = factorial<5>(); // コンパイル時に計算される
    std::cout << "Factorial of 5: " << result << std::endl;
    return 0;
}

Factorial of 5: 120

#include <iostream>
const int baseValue = 10; // constで不変のデータを保持
constexpr int multiplyByBase(int x) { // constexpr関数で計算
    return x * baseValue; // baseValueはconstで変更できない
}
int main() {
    constexpr int result = multiplyByBase(5); // コンパイル時に計算される
    std::cout << "5 multiplied by baseValue: " << result << std::endl;
    return 0;
}

5 multiplied by baseValue: 50