如何讓C++創建一個使用編譯時檢查常量和斷言變量的表達式？

Question

下面是一個示例setup ...宏或模板CHECKEXPR_RETURNVAL（EXPR，VAL），它在返回VAL時檢查EXPR是否爲TRUE。

這是一個不同的地方有用的 - 就像這個高度簡化的例子：

#define ISPOW2(VAL)   ((0!=VAL)&&(0==(VAL&(VAL-1)))) 
#define _ALIGNPOW2(VAL,ALIGN) ((VAL+(ALIGN-1))&(~(ALIGN-1))) 

#define ALIGNPOW2(VAL,ALIGN) CHECKEXPR_RETURNVAL(\ 
    ISPOW2(ALIGN) , _ALIGNPOW2(VAL,ALIGN)) 

所以，難的是這樣的：我想要做的，如果可能的編譯時檢查，如果該值不是在編譯時確定的常量，然後執行運行時檢查。

基本上，這個想法是儘快捕捉不好的參數;如果你可以在編譯時捕獲一個壞的參數，那比在運行時發現更好。而且，編譯時版本對於常量初始值設定項是必需的。

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這裏是我的兩個（失敗）的嘗試使在多個地方單機版的工作（作爲一個常量數組的大小，作爲一個枚舉初始化，並與變量的函數）。不幸的是，它們只能在編譯時（常量初始化）或運行時才工作 - 我想找出一個適用於這兩者的版本。

// CHECKEXPR_RETURNVAL - version "A" 
#define CTCHECK_EXPR(EXP)(CTCheckBool<EXP>::ExistsZeroIfTrue) 
template <bool bExpression> struct CTCheckBool {}; 
template <> struct CTCheckBool<true> {enum{ExistsZeroIfTrue=0};}; 
// Note: Plus ("+") is used rather than comma operator because 
// the comma operator can not be used for constant initializers 
#define CHECKEXPR_RETURNVAL_A(EXP,VAL) (CTCHECK_EXPR(EXP) + (VAL)) 

// Test Out version "A" -- works only for Compile Time Constants 
#define ALIGNPOW2_A(VAL,ALIGN) CHECKEXPR_RETURNVAL_A(\ 
    ISPOW2(ALIGN) , _ALIGNPOW2(VAL,ALIGN)) 

char AlignedVar_A[ALIGNPOW2_A(2,8)]; 
enum { AlignedVal_A = ALIGNPOW2_A(57,16) }; 

int TestAlignPow2_A(int val, int align) 
    {return(ALIGNPOW2_A(val,align));}  // Compile Error 


// CHECKEXPR_RETURNVAL - version "B" 
template<typename T> T CHECKEXPR_RETURNVAL_B(bool bExpr,T val) 
    { ASSERT(bExpr); return(val); } 

// Test Out version "B" -- works only for Runtime Computed Values 
#define ALIGNPOW2_B(VAL,ALIGN) CHECKEXPR_RETURNVAL_B(\ 
    ISPOW2(ALIGN) , _ALIGNPOW2(VAL,ALIGN)) 

char AlignedVar_B[ALIGNPOW2_B(2,8)];  // Compile Error 
enum { AlignedVal_B = ALIGNPOW2_B(57,16) }; // Compile Error 

int TestAlignPow2_B(int val, int align) 
    {return(ALIGNPOW2_B(val,align));} 

不幸的是，兩種版本都不適用於所有三種情況。是否有一個適用於所有情況的代碼結構？

Answer 1

好像你真的會使用的C++ 0x constexpr功能...

Answer 2

嗯......不是一個完整的答案，但我認爲你可以得到這個，你想要什麼：

#include <stdio.h> 

template <int I> struct S{ 
    static void doIt(){ 
     fprintf(stderr, "wow\n"); 
    } 
}; 

template<> void S<0>::doIt(){ 
    fprintf(stderr, "oops\n"); 
} 

#define EXPR(p) S<(int)((bool)(p))>::doIt()  

int main(int argc, char** argv){ 
    EXPR((5+2)==7); 
    EXPR((5+2)==8); 
    const int a = 58; 
    EXPR(a==58); 
    EXPR(58); 
    return 0; 
} 

可以基於表達式得到一個編譯錯誤：

#include <stdio.h> 

template <int I> struct S{ 
    static void doIt(){ 
     ssdfkjehiu //deliberately invalid code 
     fprintf(stderr, "oops\n"); 
    } 
}; 

template<> void S<1>::doIt(){ 
    fprintf(stderr, "wow\n"); 
} 

#define EXPR(p) S<(int)((bool)(p))>::doIt() 



int main(int argc, char** argv){ 
    EXPR((5+2)==7); 
    EXPR((5+2)==8);//uncomment it to make code compile 
    const int a = 58; 
    EXPR(a==58); 
    EXPR(58); 
    return 0; 
} 

但是，這會導致錯誤將是一個漫長的模板錯誤信息的中間線。例如：

1.cpp(6) : error C2065: 'asdlfkjhasd' : undeclared identifier 
     1.cpp(4) : while compiling class template member function 'void S<I>::doIt(void)' 
     with 
     [ 
      I=0 
     ] 
     1.cpp(19) : see reference to class template instantiation 'S<I>' being compiled 
     with 
     [ 
      I=0 
     ] 
1.cpp(6) : error C2146: syntax error : missing ';' before identifier 'fprintf' 

正如您所看到的，錯誤是由消息中間提到的第19行引起的。這有點不方便。

我不能保證這兩個示例都不依賴於某些未定義的C++行爲。

另外，我認爲未來的代碼維護者可能不滿意這個...

附：我想你也應該看看提升。如果我沒有記錯的話，它有相當多的「魔術預處理器宏」（例如循環），所以它有可能實現了類似的東西。

- 編輯 -
好了，這個怎麼樣？：

#include <stdio.h> 
#include <string> 

template <typename T> void a(T &i){ 
    fprintf(stderr, "variable\n"); 
} 

void a(const char* const i){ 
    fprintf(stderr, "constant\n"); 
} 

void a(bool i){ 
    fprintf(stderr, "constant\n"); 
} 

int main(int argc, char** argv){ 
    int i; 
    float f; 
    std::string s; 
    const char* s1 = "b"; 
    a(3); 
    a(3+2); 
    a(1.0f); 
    a('a'); 
    a("b"); 
    a(i); 
    a(f); 
    a(s); 
    a(s1); 
    return 0; 
}