C++11 静态断言—static_assert
【1】assert 与 #error
我们知道,C++现有的标准中就有assert、#error两个方法是用来检查错误的,除此而外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,对性能肯定是有影响的,所以经常在发行版本中,assert都会被关掉。
#error可看作是预编译期断言(甚至都算不上断言),仅仅能在预编译时显示一个错误信息,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,也就做不了更进一步分析了。
在stastic_assert提交到C++0x标准之前,为了弥补assert和#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_ASSERT和LOKI_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。
比如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。
【2】静态断言
C++11中引入了static_assert这个关键字,用来做编译期间的断言,因此叫作静态断言。
语法:
static_assert(常量表达式,"提示字符串")
注解: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。
【3】总结
使用static_assert,可以在编译期发现更多的错误,用编译器来强制保证一些契约,帮助我们改善编译信息的可读性,尤其是用于模板时。
使用注意点:
[1]使用范围: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。
[2]常量表达式: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,示例如下:
//该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 //该语句可放在文件的开头处,这样可以尽早检查,以节省失败情况下耗费的编译时间 static_assert(sizeof(int) == 4, "64-bit code generation is not supported.");
如果读者使用了变量,则会导致错误。示例如下:
int positive(const int n) { static_assert(n > 0, "value must > 0"); return 0; }
n作为一个变量,在编译期根本无法确定值(无能为力),估属于应用错误范畴。
[3]模板参数: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也成为了可能。
示例如下:
1 #include <cassert> 2 #include <cstring> 3 using namespace std; 4 5 template <typename T, typename U> int bit_copy(T& a, U& b) 6 { 7 assert(sizeof(b) == sizeof(a)); 8 //static_assert(sizeof(b) == sizeof(a), "template parameter size no equal!"); 9 memcpy(&a, &b, sizeof(b)); 10 }; 11 12 int main() 13 { 14 int varA = 0x2468; 15 double varB; 16 bit_copy(varA, varB); 17 getchar(); 18 return 0; 19 }
[4]性能方面:由于static_assert是编译期间断言,不生成目标代码,因此static_assert不会造成任何运行期性能损失。
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