c++ - 访问未定义子类型时的自定义编译错误消息

Question

我有一些类型，每个类型都有同名的子类型:

struct TypeA {
    typedef int subtype;
};
struct TypeB {
    typedef float subtype;
};

还有没有此子类型但在相同上下文中使用的类型:

struct TypeC {
    // (no subtype defined)
};

如何添加提供自定义编译错误消息的虚拟子类型？

我(迄今为止未成功)的尝试是:

struct TypeC {
    struct subtype {
        static_assert(false, "Attempt to access the non-existent subtype of TypeC.");
    };
};

但是static_assert(false, ...)无法工作，因为即使从未访问该类型，编译器也会抛出错误。

如何延迟对 static_assert 的评估？到类型被访问的时间？

一个失败的尝试是引入一个虚拟枚举并从中构造一个表达式:

enum { X };
static_assert(X != X, "...");

---

具体用例:我有一个类模板 List这是用子类型定义的 head和 tail如果非空，如果使用这些子类型如果它是空的，应该给出一个错误:

template<typename...>
struct List;

// empty list:
template<>
struct List<> {
    struct head { static_assert(false, "Attempt to access the head of an empty list."); };
    struct tail { static_assert(false, "Attempt to access the tail of an empty list."); };
};

// non-empty list:
template<typename Head, typename ...Tail>
struct List<Head, Tail...> {
    typedef Head head;
    typedef List<Tail...> tail;
};

如果我只是忽略类型 head和 tail ，当访问例如列表的第三个元素，大小为 2，代码为 List<int,int>::tail::tail::head给出不太好的消息(g++ 4.7.2):'head' is not a member of 'List<int>::tail {aka List<>}'

Answer 1

// empty list:
template<typename... Args>
struct List {
    struct head {static_assert(sizeof...(Args) != 0, "Attempt to access the head of an empty list."); };
    struct tail {static_assert(sizeof...(Args) != 0, "Attempt to access the tail of an empty list."); };
};

// non-empty list:
template<typename Head, typename ...Tail>
struct List<Head, Tail...> {
    typedef Head head;
    typedef List<Tail...> tail;
};

编辑:这个问题实际上涉及 C++ 模板工作方式的三个方面:

1. (§14.7.1 [temp.inst]/p1) Unless a class template specialization has been explicitly instantiated (14.7.2) or explicitly specialized (14.7.3), the class template specialization is implicitly instantiated when the specialization is referenced in a context that requires a completely-defined object type or when the completeness of the class type affects the semantics of the program. The implicit instantiation of a class template specialization causes the implicit instantiation of the declarations, but not of the definitions ... of the class member functions, member classes, [...].
2. (§14.7.1 [temp.inst]/p11) An implementation shall not implicitly instantiate ... a member class...of a class template that does not require instantiation.
3. (§14.6 [temp.res]/p8) If no valid specialization can be generated for a template, and that template is not instantiated, the template is ill-formed, no diagnostic required.

3) 表示 static_assert 表达式必须依赖于模板参数，否则会为模板生成“无有效特化”并且程序格式错误，编译器可以自由报告错误(尽管他们不必须)。在上面的代码中，可以为第一个模板生成一个有效的特化，但是由于部分特化，这样的特化永远不会被使用。

上面给出的解决方案也依赖于1)和2)。 1) 规定隐式实例化模板特化仅实例化成员类的声明(不是定义)，并且 2) 明确禁止编译器尝试实例化 head 或tail 如果仅使用隐式实例化的 List<> 。请注意，如果您使用 List<> 显式实例化 template struct List<>;，则此规则不适用。

leemes 答案中的解决方案有效，因为 typedef 不需要完整类型，因此不会触发 1) 下 SubTypeErrorMessage<> 的隐式实例化，并且在 static_assert 中使用模板参数绕过 3)，作为有效可以为该模板生成特化(即 SubTypeErrorMessage)。

值得注意的是，在这两种情况下，实例化规则意味着使用 SubTypeErrorMessage<true> 或 List<>::head 仍然是合法的，只要您不以需要完整类型的方式使用它们。因此像 TypeC::subtype 这样的东西是有效的，虽然完全没有意义，因为你没有办法真正调用那个函数。但是，如果您根本不定义 int f(List<>::head & ) { return 0; }，编译器将在此代码上报告一个(可能是神秘的)错误。所以这是更漂亮的错误消息的权衡:)