【決定版】constexprとinlineの違いをわかりやすく解説！中学生にも伝わる実例つき

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クリックされそうなタイトルを踏まえた解説セクション

この記事の目的は、難しい用語が並ぶ constexpr inline の違いを、日常の学校の教科書や宿題の例に落とし込んで理解してもらうことです。まず、constexprは『コンパイル時に決まる値』を作る仕組みです。つまり、プログラムが走る前に値が確定している必要がある場合に使います。例えば、3や1+2のような普通の数は当然コンパイル時に決まりますが、式の結果が変わるならそれはコンパイル時に決まるとは言えません。
constexprを付けると、コンパイラはその値を前もって計算し、コード全体を最適化しやすくします。次にinlineは『その関数の呼び出しを特定の場所に置き換えるヒント』のようなものです。現代のコンパイラは最適化を自動でやるため、inlineの指示が必ず実行されるとは限りませんが、関数をヘッダで複数回定義してしまう問題を回避するため、または短くて頻繁に呼ばれる関数の性能を狙うために使われます。両方は似ているようで役割が全く違います。constexprは値の決定と評価のタイミング、inlineは呼び出しの最適化やリンクの扱いに関係します。具体的なコード例として、以下のようなイメージです。例えば、constexpr int add(int a, int b) { return a + b; } という関数を作ると、引数が定数なら結果もコンパイル時に決まります。
一方、inline int mul(int x) { return x * x; } は、呼ぶたびに関数の本体が挿入される可能性を示しますが、必ずしもそうなるとは限りません。これらを混同せず、適切な場面で使い分けることがプログラムの安定性と読みやすさにつながります。
ここからは、覚えておくべきポイントと注意点を、実用的な観点で整理します。

実務での使い分けと注意点

このセクションでは、現場での具体的な使い分けを、さらに詳しく解説します。
まず、constexprは「定数の性質を保証する」と理解すると良いです。変数宣言に使う場合、例えばconstexpr int MAX = 100;はコンパイル時に確定します。これが配列のサイズ指定やテンプレートの非型パラメータにも影響を与え、より安全で高速なコードにつながります。
また、関数にもconstexprを付けられます。
constexpr int func(int a) { return a + 1; }というように、引数がコンパイル時に決まる場合には結果もコンパイル時に求められ、定数として扱われるため、配列のサイズ指定やテンプレートの非型パラメータにも使えます。
inlineは、コードの入り口を減らして実行時のオーバーヘッドを下げるというよりも、「複数の翻訳単位で同じ定義を使えるようにする」、あるいは「ヘッダ内に短い関数を置く場合の安全策」として使われます。つまり、現場では「この関数をヘッダに置くべきか、別ファイルにするべきか」を判断する力が必要です。
表を使って比較すると理解が進みます。以下の表は、constexprとinlineの基本的な違いを一枚の視覚に収めるものです。
なお、実務では「複雑な処理をconstexprには向けない」などの制限もあるため、ケースごとに判断してください。
では、実務で起こりうるケースをいくつか想定して、どう判断するかを見ていきましょう。

able>特徴 constexpr inline 意味コンパイル時に評価される値や関数呼び出しを展開することを期待するヒント評価のタイミング可能な限りコンパイル時実行時のオーバーヘッド削減のための展開適用範囲変数・関数主に関数注意点定数やテンプレート関連で強力必ず展開されるとは限らない

この表を見れば、どちらをいつ使うべきかの指針がつかめます。最後に、一度覚えればスムーズに判断できるようになるのがキーワードです。実験的に小さなプログラムから試して、挙動を観察するのもおすすめです。
この先も新しい仕様や最適化の話題が出てくるはずなので、根本の考え方を身につけておくと役立ちます。

ピックアップ解説

最近、 constexpr について友達と雑談をしていたときのことです。彼は speed を重視して inline を多用すべきだと思い込んでいましたが、私は違いをゆっくり解説しました。constexpr は“値をコンパイル時に決める力”を持つ機能で、定数として評価される場面を増やしてくれます。対して inline は“呼び出しを展開するヒント”であり、必ず展開されるわけではありません。実務では、まず MAX のような定数を constexpr で作ることで配列のサイズ指定を安全にし、ヘッダ内で短い関数を使うときには inline を活用して重複定義を避ける、という基本的な判断が大切です。このような実用的な理解が深まると、いざ新しい最適化話を聞いたときにも迷わずに適切な判断ができるようになります。

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