如何将static_assert与sizeof和stringify结合起来？

Question

内存使用在我的应用程序中非常重要。因此，我有特定的断言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，则给出 static_assert。

我已经定义了一个这样的宏：

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

这个宏可以很容易地写出来：

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

问题是，当这个 static_assert 关闭时，可能很难找出新的大小应该是多少（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尺寸会更方便，所以不要：

书的尺寸不正确！

它会显示

书的尺寸不正确！ （预期为 144，大小为 152）

我试着写这样的东西：

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

但你不能在函数调用中使用字符串化 (#) 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)) ")");

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

有没有办法在 static_assert 中对 sizeof 的结果进行字符串化？

Answer 1

一个简单实用的解决方案是使用2个static_assert-s：

#define CHECKMEM(mytype, size) \
static_assert( sizeof(mytype) <= (size), "Size of " #mytype " is greater than " #size "!" ); \
static_assert( sizeof(mytype) >= (size), "Size of " #mytype " is less than "    #size "!" )

Answer 2

如果您可以稍微修改结构的定义并且不介意一些丑陋，这里是一个替代的仅标头解决方案。

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;

这里需要注意的是，只有在某处实例化类型时才会进行检查——仅使用指针不会触发错误，因此绝对不适合所有情况！

Answer 3

我会在函数模板上使用调度来进行检查：

#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back-trace的模板参数中。

如果这真的更好，您将不得不做出决定，这也取决于编译器。它还使您能够使用模板图隐藏预期的大小，总结为最大大小和其他花哨的东西。

Answer 4

正如你所发现的，问题就在这里（另见very similar question）：

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

这是不可能的，因为字符串化是由预处理器完成的，并且在编译期间会评估 sizeof。

Answer 5

根据您的编译器，模板可能会有所帮助：

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"