如何将static_assert与sizeof和stringify结合？

Question

内存使用率在我的应用程序中非常关键。因此，我有一个明确的断言，即在编译时检查内存大小，如果大小与我们之前认为正确的大小不同，则提供static_assert。

我已经定义了这样的宏：

#define CHECKMEM(mytype, size) static_assert((sizeof(objectType) == size)), "Size incorrect for " #mytype "!");

此宏使编写此代码非常容易：

CHECKMEM(Book,144);
CHECKMEM(Library,80);

问题是，当此static_assert关闭时，可能很难找出新的大小（例如，通过使用隐藏的编译器选项“ / d1 reportAllClassLayout”）。如果我可以包含实际大小，那会更加方便，因此，代替：

书号不正确！

它将显示

[大小不适合书籍！ （预期为144，大小为152）

我试图写这样的东西：

#define CHECKMEM(mytype, size) static_assert((sizeof(objectType) == size)), "Size incorrect for " #mytype "! (expected" #size ", size is " #sizeof(mytype) ")");

但是您不能在函数调用上使用字符串化（＃）运算符。

我还尝试添加双字符串化技巧，如下所示：

#define STR1(x) #x 
#define STR2(x) STR1(x) 
#define CHECKMEM(mytype, size) static_assert((sizeof(objectType) == size)), "Size incorrect for " #mytype "! (expected" #size ", size is " STR2(sizeof(mytype)) ")");

但不打印size is 152，而是打印size is sizeof(Book)。

是否可以在static_assert中将sizeof的结果字符串化？

Answer 1

我将在功能模板上使用分派来进行检查：

#include <cstddef>

template <typename ToCheck, std::size_t ExpectedSize, std::size_t RealSize = sizeof(ToCheck)>
void check_size() {
  static_assert(ExpectedSize == RealSize, "Size is off!");
}

struct foo
{
  char bla[16];
};

int main()
{
  check_size<foo, 8>();
  return 0;
}

结果：

In instantiation of ‘void check_size() [with ToCheck = foo; long unsigned int ExpectedSize = 8ul; long unsigned int RealSize = 16ul]’:
bla.cpp:15:22:   required from here
bla.cpp:5:1: error: static assertion failed: Size is off!

调试信息在回溯的模板参数中。

如果确实更好，则必须决定，而且还取决于编译器。它还使您可以通过模板映射隐藏预期的大小，以求出最大大小和其他奇特的东西。

Answer 2

取决于您的编译器，模板可能会提供帮助：

template<int s, int t> struct check_size {
  static_assert(s == t, "wrong size");
};
check_size<2+2, 5> doubleplusungood;

gcc输出：

prog.cpp: In instantiation of 'check_size<4, 5>':
prog.cpp:5:20:   instantiated from here
prog.cpp:2:3: error: static assertion failed: "wrong size"

Answer 3

正如您所发现的，问题出在这里（另请参见此very similar question）：

#define CHECKMEM(mytype, size)  #sizeof(mytype)

不可能这样做，因为字符串化是由预处理程序完成的，并且sizeof是在编译期间求值的。

Answer 4

如果您可以稍微修改结构的定义并且不介意某些丑陋的情况，那么这是另一种仅标头的解决方案。

template <int RealSize = 0, int ExpectedSize = 0>
struct _MyStruct {
    static_assert(RealSize == ExpectedSize, "size is invalid");

    int x;
};

typedef _MyStruct<sizeof(_MyStruct<>), 4> MyStruct;

clang输出：

prog.cpp:4:5: error: static_assert failed "size is invalid"
    static_assert(RealSize == ExpectedSize, "size is invalid");
    ^             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.cpp:12:14: note: in instantiation of template class '_MyStruct<4, 8>' requested here
    MyStruct m;

这里的一个警告是，仅当您在某个地方实例化类型时才会进行检查-仅使用指针不会触发该错误，因此绝对不适合所有情况！