【赤石C++】BUILD_BUG_ON 宏

BUILD_BUG_ON

考虑一个问题：在没有 static_assert 的年代，如何确保在编译期抛出错误？

我们知道，在 C 语言中，无法创建负长度数组且数组长度会在编译期求值

// 无法创建负长度数组
char a[-1];

// 数组长度编译期求值
char a[2 * 3]; // sizeof(a) == 6

所以，利用这个特性就可以实现一个简易的 static_assert，当条件不满足时创建一个负数长度数组保证在编译期抛出错误

#define my_static_assert(condition) char a[condition ? 1 : -1]

但引入了几个新的问题：命名空间污染和运行时开销

C 语言不支持匿名数组，声明数组时必须指定变量名（声明必须绑定到标识符），会造成命名空间污染

// 不支持匿名数组，这是非法语句
char[1];

此外，在编译器优化能力不足时，多余的数组还可能导致多占用栈空间造成额外的运行时开销

解决方法是使用 sizeof 包裹，我们知道，sizeof 后面可以跟一个类型名（更准确的说法是“类型抽象声明符”），所以 sizeof(char[1]) 是合法语句，因为这里的 char[1] 并不是在创建数组，而是在描述一个类型，sizeof 只关心这个类型的大小，不需要创建实际对象

// 合法语句
sizeof(char[1]);

不会造成命名空间污染，不会造成运行时开销（sizeof 也是编译期求值），Linux 内核的 BUILD_BUG_ON 就是这样实现的

#define BUILD_BUG_ON(condition) ((void)sizeof(char[1 - 2*!!(condition)]))

首先，!!(condition) 把任意表达式强制转为 0 或 1（布尔化）

当表达式为 1 时，宏被展开为 sizeof(char[-1])，否则被展开为 sizeof(char[1])

// 正常编译
sizeof(char[1]);

// 抛出错误
sizeof(char[-1]);