C++20對 constexpr進行了顯著增強，進一步放寬了其使用限制，使其能夠支持更復雜的編譯時計算和邏輯。以下是C++20中 constexpr的主要變化和增強：

1. 更多標準庫函數支持constexpr

C++20將許多標準庫函數標記為constexpr，允許它們在編譯時計算。這包括：

• 容器操作，如std::vector::operator[]、std::string::operator[]、std::array::operator[]。
• 算法，如std::sort、std::find_if、std::accumulate。

2. 支持動態內存分配

C++20允許在constexpr函數中使用new和delete，從而支持更復雜的數據結構（如動態數組和鏈表）在編譯時構建。例如：

constexpr int* createArray(int size) {int* arr = new int[size];for (int i = 0; i < size; ++i) {arr[i] = i * i;}return arr;
}

3. 支持虛函數和多態

C++20允許虛函數被聲明為constexpr，從而支持在編譯時對多態對象進行操作。例如：

struct Base {constexpr virtual int value() const { return 0; }
};
struct Derived : Base {constexpr int value() const override { return 1; }
};

4. 支持try-catch異常處理

C++20允許在constexpr函數中使用try-catch塊，但異常必須在編譯時處理。例如：

constexpr int SafeDivide(int a, int b) {if (b == 0) {throw std::runtime_error("Division by zero!");}return a / b;
}constexpr int ComputeQuotient(int x) {try {return SafeDivide(100, x);} catch (const std::runtime_error&) {return -1;}
}

5. 更靈活的控制流

C++20擴展了constexpr函數中允許的控制流，包括更復雜的循環和條件語句。例如：

constexpr int factorial(int n) {int result = 1;for (int i = 1; i <= n; ++i) {result *= i;}return result;
}

6. 支持std::initializer_list

std::initializer_list現在可以在constexpr上下文中使用。例如：

constexpr std::initializer_list<int> initList = {1, 2, 3, 4};

7. 支持修改union活躍成員

C++20允許在constexpr函數中修改union的活躍成員。例如：

union Foo {int i;float f;
};
constexpr int use() {Foo foo{};foo.i = 3;foo.f = 1.2f; // C++20支持return 1;
}

8. 允許更多類型的非類型模板參數

C++20進一步放寬了非類型模板參數的限制，支持浮點數、用戶定義的字面類型等。例如：

template<auto ...> struct ValueList {};
ValueList<'C', 0, 2L, nullptr, Foo{}> x;

總結

C++20對constexpr的增強使其在編譯時計算能力上更加強大和靈活。這些改進不僅簡化了代碼，還減少了運行時開銷，提升了程序的性能和安全性。