C++ static_assert（静态断言）

断言是编程中常用的一种调试手段。在 C++11 之前，C++ 使用 assert() 宏进行断言。但是，assert() 宏只能在程序运行时期执行，这意味着不运行程序将无法检测到断言错误。如果每次断言都要执行一遍程序，则检测效率就会降低。

另外，对于 C++ 中使用较多的模板来说，模板实例化是在编译阶段完成的，assert() 断言不能在编译阶段完成对模板实例化的检测。为此，C++11 引入了静态断言 static_assert，用于实现编译时断言。

静态断言的语法格式如下所示：

static_assert(常量表达式， 提示字符串);

在上述语法格式中，static_assert 有两个参数：

• 第一个参数是一个常量表达式，即断言表达式；
• 第二个参数是一个字符串。

在执行断言时，编译器首先检测“常量表达式”的值，若常量表达式的值为真，则 static_assert() 不做任何操作，程序继续完成编译；若常量表达式的值为假，则static_assert() 产生一条编译错误提示，错误提示的内容就是第二个参数。

示例

下面通过案例演示静态断言的用法，C++ 代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T, typename U>
void func(T& t, U& u)       //定义函数模板func()
{
    static_assert(sizeof(t) == sizeof(u),    //静态断言
        "the parameters must be the same width.");
    cout << t << "与" << u << "字节大小相同" << endl;
}
int main()
{
    int x = 100;        //定义变量
    int y = 20;        //定义变量
    char ch = 'a';        //定义变量
    func(x, y);        //调用func()函数
    func(x, ch);        //调用func()函数
    return 0;
}

编译错误，运行结果如下：

the parameters must be the same width.

示例分析：

• 第 3～9 行代码定义了函数模板 func()，在函数内部，使用 static_assert() 判断两个参数的字节大小是否相同，如果不相同，即静态断言失败，则输出提示信息“the param eters must be the sam e width”；
• 第 12～14 行代码，定义了两个 int 类型的变量 x、y 和一个 char 类型的变量 ch；
• 第 15 行代码调用 func() 函数，传入 x 与 y 作为参数，由于传入的参数都为 int 类型，因此程序编译不会出错；
• 第 16 行代码调用 func() 函数，传入 x 与 ch 作为参数，由于 x 为 int 类型，ch 为 char 类型，因此，程序在编译时静态断言失败，编译器报错。

本例编译错误就是由于第 16 行代码断言失败。如果注释掉第16 行代码，则程序编译通过。

需要注意的是，static_assert() 断言表达式的结果必须在编译阶段就可以计算出来，即必须是常量表达式。

如果使用了变量，则会导致编译错误，示例代码如下：

void set_age(const int n) 
{  
    static_assert(n > 0, "The age should be greater than zero!");  
}

上述代码中，在 static_assert() 中使用了参数变量 n，编译时报错“表达式的计算结果不是常数”。