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.");

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。

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，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。