如何在C++中打印编译时计算的结果？

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我编写了几个 constexpr 函数，并在 static_asserts 中使用它们来控制一些资源限制。但我不仅想强制执行编译时谓词，还想查看正常编译过程中或至少在断言失败时计算的实际值。

有多种方法可以在编译期间打印字符串消息，但是打印 constexpr 计算的结果又如何呢？

c++ c++11 gcc constexpr static-assert
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以下代码利用 gcc 的诊断消息在断言消息后打印感兴趣的值。要找到感兴趣的值，您只需在错误字符串中搜索 

T x =
:

#include <string>

template <class T, T x, class F>
void transparent(F f) { f(); }


template <bool B>
constexpr void my_assert() { 
    static_assert(B, "oh no");
}

template <int X>
void f() {
    transparent<int, X+7>([]{
        transparent<long, X*X*X>([]{
            my_assert<X+10==-89>(); });});
}

int main() {
//    f<3>();
    f<4>();
//    f<-99>();
}

这是我遇到的错误：

g++ h.cpp -std=c++11
h.cpp: In instantiation of ‘constexpr void my_assert() [with bool B = false]’:
h.cpp:16:34:   required from ‘f() [with int X = 4]::__lambda0::__lambda1’
h.cpp:15:35:   required from ‘struct f() [with int X = 4]::__lambda0::__lambda1’
h.cpp:16:38:   required from ‘f() [with int X = 4]::__lambda0’
h.cpp:14:28:   required from ‘struct f() [with int X = 4]::__lambda0’
h.cpp:16:41:   required from ‘void f() [with int X = 4]’
h.cpp:21:10:   required from here
h.cpp:9:5: error: static assertion failed: oh no
     static_assert(B, "oh no");
     ^
h.cpp:4:6: error: ‘void transparent(F) [with T = long int; <b>T x = 64l</b>; F = f() [with int X = 4]::__lambda0::__lambda1]’, declared using local type ‘f() [with int X = 4]::__lambda0::__lambda1’, is used but never defined [-fpermissive]
 void transparent(F f) { f(); }
      ^
h.cpp:4:6: error: ‘void transparent(F) [with T = int; <b>T x = 11</b>; F = f() [with int X = 4]::__lambda0]’, declared using local type ‘f() [with int X = 4]::__lambda0’, is used but never defined [-fpermissive]

注意粗体部分

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这是基于@tohava发布的解决方案：

如果您需要打印不带 

static_assert()
的 constexpr 值，这适用于带有 
-Wunused
标志的 GCC 编译器：

// before c++17:
template <typename T, T val>
constexpr void static_print() {
    #if !defined(__GNUC__) || defined(__clang__)
        int static_print_is_implemented_only_for_gcc = 0;
    #else
        int unused = 0;
    #endif
};

// for c++17 and higher:
template <auto val>
constexpr void static_print() {
    #if !defined(__GNUC__) || defined(__clang__)
        int static_print_is_implemented_only_for_gcc = 0;
    #else
        int unused = 0;
    #endif
};

int main() {
    constexpr int i = 13;
    // for c++17 and higher:
    static_print<i>();
    // before c++17:
    static_print<int, i>();
}

输出：

$ g++ -std=c++17 main.cpp -Wall && ./a
main.cpp: In instantiation of 'constexpr void static_print() [with auto val = 13]':
main.cpp:23:21:   required from here
main.cpp:17:7: warning: unused variable 'unused' [-Wunused-variable]
   int unused = 0;
       ^~~~~~
main.cpp: In instantiation of 'constexpr void static_print() [with T = int; T val = 13]':
main.cpp:24:26:   required from here
main.cpp:8:7: warning: unused variable 'unused' [-Wunused-variable]
   int unused = 0;
       ^~~~~~

重要的部分是

val = 13
。

在线玩这个示例：https://godbolt.org/z/Cdb-At

不幸的是，Clang 编译器不包含警告消息的回溯，因此它不会输出该值。

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我的 VC++ 代码在编译期间打印任意数量的编译时常量的值（例如 sizeof 结构）并继续编译而不会出现错误：

// cpptest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
//#define VALUE_TO_STRING2(x) #x
//#define VALUE_TO_STRING(x) VALUE_TO_STRING2(x)


#define TO_STRING(x) #x
#define FUNC_TEMPLATE_MSG(x,y) "[" x "]""["TO_STRING(y)"]"

template<unsigned int N,unsigned int M> 
int printN()
{ 
#pragma message(FUNC_TEMPLATE_MSG(__FUNCSIG__ ,1))

    return 0;
};



struct X {
    char a[20];
    int b;
};
struct Y {
    char a[210];
    int b;
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
printN<sizeof(X),__COUNTER__>();
printN<sizeof(Y),__COUNTER__>();
//..as many compile time constants as you like
}

VC++2010 生成的示例输出。目标值是第一个函数模板参数值（示例中为 0x18 和 0xd8），VC++ 奇怪地选择将其输出为十六进制值！！

1>------ Build started: Project: cpptest, Configuration: Release Win32 ------
1>  cpptest.cpp
1>  [int __cdecl printN<0x18,0x0>(void)][1]
1>  [int __cdecl printN<0xd8,0x1>(void)][1]
1>  Generating code
1>  Finished generating code
1>  cpptest.vcxproj -> c:\work\cpptest\Release\cpptest.exe
========== Build: 1 succeeded, 0 failed, 0 up-to-date, 0 skipped ==========

这里使用的主要技术是在每个函数模板实例化期间，

#pragma message()
指令被调用一次。 Microsoft 特定宏 
__FUNCSIG__
可以显示包含函数的签名，从而显示函数模板的每个特定实例中使用的整数值。将 
COUNTER
作为第二个模板参数是为了确保相同值的 2 个整数仍然被认为是不同的。 
#pragma
指令中的 1 在这里没有用，但可以用作标识符，以防我们有超过 1 个这样的指令并且输出窗口充满了混乱的消息。

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@je4d 有一个答案（https://stackoverflow.com/a/13465643/3353857），
它适用于 msvc、gcc、clang 和 godbolt 上的许多编译器，除了古老的 gcc 4.1.2 

#define strcat_(x, y) x ## y
#define strcat(x, y) strcat_(x, y)
#define PRINT_VALUE(x) \
    template <int> \
    struct strcat(strcat(value_of_, x), _is); \
    static_assert(strcat(strcat(value_of_, x), _is)<x>::x, "");


#line 4242
constexpr int PI_INT = __LINE__;  /*set the value*/

PRINT_VALUE(PI_INT) /*print it*/

它打印错误消息中的值：

：4244：1：错误：类型不完整 'value_of_PI_INT_is<4242>' 用于嵌套名称说明符

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使用最新的 GCC 编译器（

g++
，至少在 2020 年GCC 9）至少在 Linux 系统（可能还有其他系统）上，您可以开发您的 GCC 插件，将 
__builtin_compile_time_print
添加到现有的 GCC 内置中功能。或者添加您自己的具有类似副作用的 
#pragma
或 
_Pragma
。

我开始在Clips-rules-gcc项目上工作（在CHARIOT的欧洲H2020资助下）。大概两三个月后你就可以用它来做你想做的事了。请继续关注。

另请参阅我过时的 GCC MELT 项目，该项目可以使您能够使用一些过时的 4.6 GCC 编译器执行您想要的操作。

当然你可以修补Clang/GCC来完成类似的事情。

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我注意到大多数可用的答案都引入了一个函数来做到这一点。根据这些答案，我编写了自己的版本，可以直接在可以放置 

static_assert
的任何地方使用。

template <int P, bool v>
struct Checker {
    static constexpr bool value = v;
};

static_assert(Checker<sizeof(XXX), false>::value);

在我的代码中，

P
是您要打印的内容。就我而言，它是
sizeof(XXX)
。 
v
是一个布尔值，应始终设置为 false 以触发 
static_assert
。

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