C++11 static_assert

C++0x中引入了static_assert这个关键字,用来做编译期间的断言,因此叫做静态断言。

其语法:static_assert(常量表达式,提示字符串)。

如果第一个参数常量表达式的值为false,会产生一条编译错误,错误位置就是该static_assert语句所在行,第二个参数就是错误提示字符串。

使用static_assert,我们可以在编译期间发现更多的错误,用编译器来强制保证一些契约,并帮助我们改善编译信息的可读性,尤其是用于模板的时候。

static_assert可以用在全局作用域中,命名空间中,类作用域中,函数作用域中,几乎可以不受限制的使用。

编译器在遇到一个static_assert语句时,通常立刻将其第一个参数作为常量表达式进行演算,但如果该常量表达式依赖于某些模板参数,则延迟到模板实例化时再进行演算,这就让检查模板参数成为了可能。

由于之前有望加入C++0x标准的concepts提案最终被否决了,因此对于检查模板参数是否符合期望的重任,就要靠static_assert来完成了,所以如何构造适当的常量表达式,将是一个值得探讨的话题。

性能方面,由于是static_assert编译期间断言,不生成目标代码,因此static_assert不会造成任何运行期性能损失。

简单范例:

static_assert(sizeof(void *) == 4, "64-bit code generation is not supported.");

static_assert用来确保编译仅在32位的平台上进行,不支持64位的平台,该语句可以放在文件的开头处,这样可以尽早检查,以节省失败情况下的编译时间。

另一个范例:

#include <cassert>
#include <cstring>
using namespace std; template <typename T, typename U> int bit_copy(T& a, U& b){
assert(sizeof(b) == sizeof(a));
  //static_assert(sizeof(b) == sizeof(a), "template parameter size no equal!");
memcpy(&a,&b,sizeof(b));
}; int main()
{
int aaa = 0x2468;
double bbb;
bit_copy(aaa, bbb);
getchar();
return 0;
}

这里使用assert运行时断言,但如果bit_copy不被调用,我们将无法触发该断言,实际上正确产生断言的时机应该在模版实例化时,即编译时期。

使用static_assert替换assert再次编译,即可获得一个错误并显示我们指定的错误信息。

注意:static_assert的断言表达式的结果必须是在编译时期可以计算的表达式,即必须是常量表达式。如果使用变量,则会导致错误。

int positive(const int n) {
static_assert(n > 0, "value must > 0");
return 0;
}
和Assert,#error比较

我们知道,C++现有的标准中,就有assert、#error两个设施,也是用来检查错误的,还有一些第三方的静态断言实现。

assert是运行期断言,它用来发现运行期间的错误,不能提前到编译期发现错误,也不具有强制性,也谈不上改善编译信息的可读性,既然是运行期检查,对性能当然是有影响的,所以经常在发行版本中,assert都会被关掉;

#error可看做预编译期断言,甚至都算不上断言,仅仅能在预编译时显示一个错误信息,它能做的不多,可以配合#ifdef/ifndef参与预编译的条件检查,由于它无法获得编译信息,当然就做不了更进一步分析了。

stastic_assert提交到C++0x标准之前,为了弥补assert#error的不足,出现了一些第三方解决方案,可以作编译期的静态检查,例如:BOOST_STATIC_ASSERTLOKI_STATIC_CHECK,但由于它们都是利用了一些编译器的隐晦特性实现的trick,可移植性、简便性都不是太好,还会降低编译速度,而且功能也不够完善,例如BOOST_STATIC_ASSERT就不能定义错误提示文字,而LOKI_STATIC_CHECK则要求提示文字满足C++类型定义的语法。

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