如何检查模板参数是否是2的幂？

Question

我想创建一个静态分配 2^N 字节数组的结构，但我不希望该结构的用户指定此大小作为指数。示例：

my_stupid_array<char, 32> a1; // I want this!
my_stupid_array<char, 5> a2; // And not this...

如何检查此模板参数是否为 2 的幂并通过一条不错的消息警告用户？

我已经能够使用一个简单的模板来检查这一点：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = (N >= 1) & !(N & (N - 1))};
};

但是，我无法用理智的消息警告用户这一点。有什么想法吗？

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修复了不明确的示例。

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1确实是2的幂。解决了这个问题！ :)

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使用 BOOST_STATIC_ASSERT，我在使用 GCC 时收到此代码的编译错误：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = (N >= 1) & !(N & (N - 1))};
    BOOST_STATIC_ASSERT(val);
};

错误

..\main.cpp:29:1: error: invalid application of 'sizeof' to incomplete type 'boost::STATIC_ASSERTION_FAILURE<false>' 

http://ideone.com/cMfEf

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哦，我明白了。这是断言失败时我应该收到的消息。但这未能给用户一些理智的信息。 :(

Answer 1

这些天，有了

constexpr

和 一些小小的技巧，你就可以

constexpr bool is_powerof2(int v) {
    return v && ((v & (v - 1)) == 0);
}

Answer 2

static_assert 来救援（仅限 C++11，对于 C++03 取消注释 BOOST_STATIC_ASSERT）：

#include<iostream>
// #include <boost/static_assert.hpp>

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = N && !(N & (N - 1))};
    static_assert(val, "should use a power of 2 as template parameter");
    // BOOST_STATIC_ASSERT(val); // without C++11 support, won't take a string message
};

int main()
{
        std::cout << is_power_of_two<2>::val << "\n";
        std::cout << is_power_of_two<3>::val << "\n";
}

C++11 的 Ideone 输出

C++03 的 Ideone 输出

更新1：其他想法（我知道你不想要这个，但对于大指数来说要容易得多）：

template<int N>
make_power_of_two
{
    enum { val = 1 << N };
};

my_stupid_array<char, make_power_of_two<5>::val > a1; // size 2^5 = 32

更新2：根据@sehe在聊天中的评论，您也可以对

constexpr

功能执行此操作

constexpr bool is_power_of_two(int x)
{
    return x && ((x & (x-1)) == 0);
}

Answer 3

您可以使用

static_assert

提供错误消息：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    static_assert((N > 1) & !(N & (N - 1)), "Template parameter must be a power of two.");
};

Answer 4

我知道这是一个老问题，但我想根据上面的答案（谢谢你顺便说一句！）提出我刚刚使用的另一个选项以及 c++20 概念：

template<auto V>
constexpr bool is_power_of_two = V && ((V & (V - 1)) == 0);


template<class T, auto SIZE> requires is_power_of_two<SIZE>
using my_stupid_array = std::array<T, SIZE>;


my_stupid_array<char, 32> a1;  // FINE
my_stupid_array<char, 5> a1;   // COMPILER ERROR