詳解C++編程中斷言static_assert的使用
斷言和用戶提供的消息
C++ 語言支持可幫助您調試應用程序的三個錯誤處理機制:#error 指令、static_assert 關鍵字和 assert (CRT) 宏。所有的三種機制都會發(fā)出錯誤消息,其中兩個還會測試軟件斷言。軟件斷言指定在程序的某個特定點應滿足的條件。如果編譯時斷言失敗,編譯器將發(fā)出診斷消息和編譯錯誤。如果運行時斷言失敗,操作系統(tǒng)將發(fā)出診斷消息并關閉應用程序。
備注
應用程序的生存期由預處理、編譯和運行時階段組成。每個錯誤處理機制都會訪問在這三個階段之一中可用的調試信息。若要有效地調試,請選擇提供有關該階段的相應信息的機制:
#error 指令在預處理時有效。它將無條件地發(fā)出用戶指定的消息并導致編譯因錯誤而失敗。該消息可包含由預處理器指令操作的文本,但不會計算任何生成的表達式。
static_assert 聲明在編譯時有效。它將測試由用戶指定且可以轉換為布爾值的整數(shù)表達式表示的軟件斷言。如果表達式的計算結果為零 (false),編譯器將發(fā)出用戶指定的消息,并且編譯因錯誤而失敗。
static_assert 聲明對調試模板尤其有用,因為模板參數(shù)可包含在用戶指定的表達式中。
assert (CRT) 宏在運行時有效。它會計算用戶指定的表達式,如果結果為零,系統(tǒng)將發(fā)出診斷消息并關閉應用程序。很多其他宏(如_ASSERT 和 _ASSERTE)與此宏類似,但它們發(fā)出不同的系統(tǒng)定義或用戶定義的診斷消息。
static_assert
在編譯時測試軟件斷言。如果指定的常量表達式為 false,則編譯器顯示指定的消息,并且編譯失敗,錯誤為 C2338;否則,聲明不起作用。
語法
static_assert( constant-expression, string-literal );
參數(shù)
參數(shù) | 說明 |
---|---|
constant-expression | 可以轉換為布爾值的整型常量表達式。如果計算出的表達式為零 (false),則顯示 string-literal 參數(shù),并且編譯因出錯而失敗。如果表達式不為零 (true),則 static_assert 聲明無效。 |
string-literal | 當 constant-expression 參數(shù)為零時顯示的消息。該消息是編譯器的基本字符集中的一個字符串;即,不是多字節(jié)或寬字符。 |
備注
static_assert 聲明的 constant-expression 參數(shù)表示軟件斷言。軟件斷言指定在程序的某個特定點應滿足的條件。如果滿足該條件,則 static_assert 聲明無效。如果未滿足該條件,則斷言失敗,編譯器在 string-literal 參數(shù)中顯示消息,并且編譯因出錯而失敗。
static_assert 聲明在編譯時測試軟件斷言。相反,assert (CRT) 宏在運行時測試軟件斷言,并會導致增大運行時花費的空間和時間。由于模板參數(shù)包含在 constant-expression 參數(shù)中,因此 static_assert 聲明對于調試模板很有用。
當遇到聲明時,編譯器將檢查 static_assert 聲明是否存在語法錯誤。如果編譯器不依賴于模板參數(shù),則編譯器會立即計算 constant-expression 參數(shù)。否則,在對模板進行實例化時,編譯器將計算 constant-expression 參數(shù)。因此,當遇到聲明時,編譯器可能一次發(fā)布一個診斷消息,而在對模板進行實例化時也是如此。
可以在命名空間、類或塊范圍中使用 static_assert 關鍵字。(由于 static_assert 關鍵字可以在命名空間范圍內使用,因此,即使它不將新名稱引入程序中,但從技術上講,它也是一個聲明。)
說明
在下面的示例中,static_assert 聲明具有命名空間范圍。由于編譯器知道類型 void * 的大小,因此可以立即計算表達式。
示例
static_assert(sizeof(void *) == 4, "64-bit code generation is not supported.");
說明
在下面的示例中,static_assert 聲明具有類范圍。 static_assert 驗證模板參數(shù)是否為純舊數(shù)據(jù) (POD) 類型。編譯器將在聲明 static_assert 聲明時檢查該聲明,但不計算 constant-expression 參數(shù),直到在 main() 中實例化 basic_string 類模板。
示例
#include <type_traits> #include <iosfwd> namespace std { template <class CharT, class Traits = std::char_traits<CharT> > class basic_string { static_assert(tr1::is_pod<CharT>::value, "Template argument CharT must be a POD type in class template basic_string"); // ... }; } struct NonPOD { NonPOD(const NonPOD &) {} virtual ~NonPOD() {} }; int main() { std::basic_string<char> bs; }
說明
在下面的示例中,static_assert 聲明具有塊范圍。 static_assert 驗證 VMPage 結構的大小是否與該系統(tǒng)的虛擬內存頁大小相等。
示例
#include <sys/param.h> // defines PAGESIZE class VMMClient { public: struct VMPage { // ... }; int check_pagesize() { static_assert(sizeof(VMPage) == PAGESIZE, "Struct VMPage must be the same size as a system virtual memory page."); // ... } // ... };
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