C/C++编程：static_assert声明

古城微笑少年丶 2022-11-13 11:26 230阅读 0赞

# 断言： #

## 运行时断言assert ##

断言是一种常见的手段。在通常情况下，断言就是将一个返回值总是需要为真的判别式放在语句中，用于排除在设计的逻辑上不应该产生的情况（程序异常的时候程序退出）。

在C++中，标准在`<cassert>`、`<assert.h>`头文件中为程序员提供了`assert`宏，用于在运行时进行断言。如下：

#include <cassert>
    using namespace std;
    // 一个简单的堆内存数组分配函数
    char*ArrayAlloc(int n){
        
    		assert(n > 0);
    		return new char[n];
    }
    
    int main(){
        
    	char *a = ArrayAlloc(0);
    }

![在这里插入图片描述][20210428203009823.png]  
在C++中， 可以通过定义宏NDEBUG来禁用assert宏。这对发布程序来说是必要的。因为不是每个错误都会导致程序全部功能失效。

#ifdef NDEBUG
    #define assert(expr) (static_cast<void>(0))
    #endif

可以看到，一旦定义了宏NDEBUG， assert宏将会被展开为一条无意义的C语句（通常会被编译器优化掉）

## 预处理时断言error ##

可以通过预处理指令\#if和\#error配合，使得在预处理阶段进行断言

#ifndef _COMPLEX_H
    #error "Never use <bits/cmathcalls.h>" directly; include <complex.h> instead
    #endif

如果程序员直接包含`< bits/cmathcalls.h>`进行编译就会引发错误，\#error指令会将后面的语句输出，提醒用`<complex.h>`而不是 `<bits/cmathcalls.h>`。这样，通过预处理的断言，库发布者就可以避免一些头文件的引用问题

## 编译时断言static\_assert ##

> 为什么有了assert宏还需要static\_assert宏呢？

断言assert宏只有在程序运行时才能起作用，而\#error只有在编译器预处理时才作用，有时我们希望能在编译时就做一些断言。

运行时断言，意味着不运行程序就无法获取assert条件是否成立。但在一些情况下，这是不可接受的，因为单次运行代码并不会调用assert相关的代码路径。

预处理时断言，功能没那么强大。

我们来看个例子：

#include <cassert>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    template<typename T, typename U> int bit_copy(T &a, U&b){
        
    	assert(sizeof(b) == sizeof(a));
    	memcpy(&a, &b, sizeof(b));
    }
    
    int main(){
        
    	int a = 0x2456;
    	double b ;
    	bit_copy(a, b);
    }

![在这里插入图片描述][20210428205211753.png]  
上例中只有a，b两种类型长度一致bit\_copy才能够保证复制操作不会发生越界问题。但是如果bit\_copy不被调用，我们将无法触发断言。实际上，正确产生断言的时机整个在目标实例化时，即编译时期。

> 作用：

进行编译时断言检查。也叫做**静态断言**

> 示例：

#include <type_traits>
     
    template <class T>
    void swap(T& a, T& b)
    {
        
        static_assert(std::is_copy_constructible<T>::value,
                      "Swap requires copying");
        static_assert(std::is_nothrow_copy_constructible<T>::value
                   && std::is_nothrow_copy_assignable<T>::value,
                      "Swap requires nothrow copy/assign");
        auto c = b;
        b = a;
        a = c;
    }
     
    template <class T>
    struct data_structure
    {
        
        static_assert(std::is_default_constructible<T>::value,
                      "Data Structure requires default-constructible elements");
    };
     
    struct no_copy
    {
        
        no_copy ( const no_copy& ) = delete;
        no_copy () = default;
    };
     
    struct no_default
    {
        
        no_default () = delete;
    };
     
    int main()
    {
        
        int a, b;
        swap(a, b);
     
        no_copy nc_a, nc_b;
        swap(nc_a, nc_b); // 1
     
        data_structure<int> ds_ok;
        data_structure<no_default> ds_error; // 2
    }

效果：编译无法通过  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

[20210428203009823.png]: /images/20221022/08ac39dc0faa48588d3797ffa15f082c.png
[20210428205211753.png]: /images/20221022/6838361e96134749a11d38c13b73862e.png
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