如何在 assert() 和 static_assert() 之间调度，取决于是否在 constexpr 上下文中？

Question

在 C++11 constexpr 函数中，第二个语句如 assert() 是不可能的。 static_assert() 很好，但如果该函数被称为 'normal' 函数，则将不起作用。逗号运算符可以帮助 wrto。 assert()，但是很丑陋，一些工具会发出警告。

考虑这样的'getter'，它除了断言之外是完全可解释的。但我想为运行时和编译时保留某种断言，但不能仅仅根据 'constexpr' 上下文重载。

template<int Size>
struct Array {
  int m_vals[Size];
  constexpr const int& getElement( int idx ) const
  {
    ASSERT( idx < Size ); // a no-go for constexpr funcs in c++11
    // not possible, even in constexpr calls as being pointed out, but what I would like:
    static_assert( idx < Size, "out-of-bounds" );
    return m_vals[idx];
  }
};

附加条件：C++11，无堆，无异常，无编译器细节。

注意正如评论者指出的（谢谢！），static_assert 论点是不可能的（但会很好）。在那种情况下，编译器给了我一个关于越界访问的不同错误。

Answer 1

类似

void assert_impl() { assert(false); } // Replace body with own implementation

#ifdef NDEBUG // Replace with own conditional
#define my_assert(condition) ((void)0)
#else
#define my_assert(condition) ((condition) ? (void()) : (assert_impl(), void()))
#endif

template<int Size>
struct Array {
  int m_vals[Size];
  constexpr const int& getElement( int idx ) const
  {
    return my_assert(idx < Size), m_vals[idx];
  }
};

如果在上下文需要常量表达式（因为它将调用非constexpr函数）中使用，它将在断言失败时给出编译时错误。

否则它将在运行时调用 assert（或您的类似）失败。

据我所知，这是您能做的最好的了。无法使用 idx 的值在编译时强制检查上下文需要常量表达式。

逗号运算符语法不好，但 C++11 constexpr 功能非常有限。

当然，正如您已经指出的，如果在需要常量表达式的上下文中使用该函数，无论如何都会诊断出未定义的行为。

如果您知道 assert（或您的类似物）在条件计算为 true 时不会扩展为常量表达式中禁止的任何内容，但如果条件计算为 false，那么你可以直接使用它而不是 my_assert 并跳过我在代码中构建的间接寻址。

Answer 2

static_assert 不能在这里使用。 constexpr 函数的参数不允许出现在常量表达式中。因此，在给定的约束条件下您的问题没有解决方案。

但是，我们可以通过弯曲两个约束来解决问题

不使用 static_assert（使用其他方法来生成编译时诊断），并且
忽略逗号运算符"is ugly and some tools spit warnings about it."（显示其丑陋是C++11 constexpr函数严格要求的不幸结果）

然后，我们可以使用正常的assert:

template <int Size>
struct Array {
  int m_vals[Size];
  constexpr const int& getElement(int idx) const
  {
    return assert(idx < Size), m_vals[idx];
  }
};

在常量评估上下文中，这将发出类似 error: call to non-'constexpr' function 'void __assert_fail(const char*, const char*, unsigned int, const char*)' 的编译器错误。

Answer 3

比逗号表达式更好的是，您可以使用三元条件。第一个操作数是你的断言谓词，第二个操作数是你的成功表达式，并且由于第三个操作数可以是任何表达式——即使是在 C++11 常量上下文中不可用的表达式——你可以使用 lambda 来调用你的库的 ASSERT 设施：

#define ASSERT_EXPR(pred, success)    \
    ((pred) ?                         \
     (success) :                      \
     [&]() -> decltype((success))     \
     {                                \
         ASSERT(false && (pred));     \
         struct nxg { nxg() {} } nxg; \
         return (success);            \
     }())

lambda 正文的解释：

ASSERT(false && (pred)) 是为了确保使用适当的表达式（用于字符串化）调用您的断言机制。
struct nxg { nxg() {} } nxg 是为了未来安全，以确保如果您使用 NDEBUG 在 C++17 或更高版本中编译，lambda 仍然是非 constexpr 等断言在 const-evaluation 上下文中强制执行。
return (success) 存在有两个原因：确保第二个和第三个操作数具有相同的类型，这样如果您的库尊重 NDEBUG，则返回 success 表达式不管pred。（pred 将被评估，但您希望断言谓词的评估成本低且没有副作用。）

使用示例：

template<int Size>
struct Array {
  int m_vals[Size];
  constexpr int getElement( int idx ) const
  {
    return ASSERT_EXPR(idx < Size, m_vals[idx]);
  }
};

constexpr int I = Array<2>{1, 2}.getElement(1); // OK
constexpr int J = Array<2>{1, 2}.getElement(3); // fails

如何在 assert() 和 static_assert() 之间调度，取决于是否在 constexpr 上下文中？

How to dispatch between assert() and static_assert(), dependend if in constexpr context?

c++

assert

static-assert

constexpr

c++11