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c++ - 如果表达式在编译时未知，则通过静态断言

问题描述

我想实现my_static_assert与 c++17 单参数略有不同static_assert：如果在编译时my_static_assert 不知道内部条件，它应该通过。

以下示例中的第二个my_static_assert应该通过，但如果我使用static_assert它将失败。

#include <iostream>

int x, y;
constexpr int f1() { return 0; }
constexpr int f2() { return 0; }
int f3() { return x; }
int f4() { return y; }
constexpr int sum(int a, int b) { return a + b; }

int main() {
    std::cin >> x >> y;

    // it should fail 
    my_static_assert(sum(sum(f1(), f2()), sum(f1(), f1())) != 0);

    // it should pass
    my_static_assert(sum(sum(f1(), f2()), sum(f4(), sum(f3(), f1()))) != 0);
}

如果你想知道为什么会出现这个问题：

我正在使用叶函数 f1、f2、f3、f4 和表达式节点上的操作来构建表达式：sum、mul、div、sub。在编译时已知的叶子包含始终为 0 的值。

我正在尝试检查我的表达式是否包含至少一个在编译时未知的元素。

标签： c++

解决方案

如果您愿意使用带有 GNU 扩展的编译器，这是可能的。所以要警告。

它需要两个重载和一个辅助宏：

template<std::size_t N>
constexpr void assert_helpr(int(&)[N]) = delete;

void assert_helpr(...) {}

#define my_static_assert(...) do {               \
    __extension__ int _tmp [(__VA_ARGS__) + 1];  \
    assert_helpr(_tmp);                          \
} while(0)

它的工作原理如下：

  1. 宏抓取您的令牌汤并将其视为一个完整的表达式。+1是为了避免病理性零病例。
  2. 如果表达式是一个常量表达式，我们得到一个标准数组。否则我们会得到一个 VLA。
  3. 现在我们调用两个重载函数之一。重载决议总是最后选择 ac var-arg 函数。如果我们得到的是一个常规数组，则选择第一个已删除的重载，并且断言失败。
  4. 如果我们得到一个 VLA，则选择第二个重载并且断言通过。

我还没有彻底测试它，但它似乎适用于 Clang 和 GCC。现场观看。

@Artyer很乐意在godbolt上分享基于这种方法的解决方案。

这是该问题的代码简化：

template<std::size_t N>
constexpr std::false_type assert_helpr(int(&)[N]);
constexpr std::true_type  assert_helpr(...);

#define my_static_assert(...) do {                               \
    __extension__ int _tmp[(__VA_ARGS__) + 1];                   \
    static_assert(decltype(assert_helpr(_tmp)){}, #__VA_ARGS__); \
} while(0)

重载的使用相同，除了这次我们从调用中获取实际结果类型 via decltype，并继续从中创建一个真正的编译时布尔常量。

这允许直接使用static_assert，并且作为一个很好的功能，我们可以将字符串化的令牌汤传递给它，以获取表达式失败的错误指示。

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