带断言的 C++ static_cast

Question

不幸的是，我必须在调用第 3 方库时执行缩小转换。我不想在我的发布版本中增加开销，所以将使用 static_cast。但是，它是一个数组索引，因此如果它最终为负数，可能会带来一些乐趣。是否有某种方法可以仅在 Debug模式下创建安全转换，以检查值以确保转换期间没有丢失？我能想到的唯一方法是使用宏，但我不想这样做。

例如，在使用 MSVC 的发布和 Debug模式下:

int main() {
  long long ll = std::numeric_limits<long>::max();
  ++ll;
  std::cout << ll << "\n";
  long l = static_cast<long>(ll);
  std::cout << l << "\n";
}

输出结果:

2147483648
-2147483648

使用宏:

template<class to, class from>
to checked_static_cast(const from& from_value) {
  to to_value = static_cast<to>(from_value);
  if (static_cast<from>(to_value) != from_value)
    throw std::runtime_error("Naughty cast");
  return to_value;
}

#ifdef _DEBUG
#define debug_checked_static_cast(to, val) checked_static_cast<to>(val)
#else
#define debug_checked_static_cast(to, val) static_cast<to>(val)
#endif

int main() {
  try {
    long long ll = std::numeric_limits<long>::max();
    ++ll;
    std::cout << ll << "\n";
    long l = debug_checked_static_cast(long, ll);
    std::cout << l << "\n";
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "ERROR: " << e.what() << "\n";
  }
}

在 Release模式下产生相同的输出，但在 Debug模式下产生以下结果:

2147483648
ERROR: Naughty cast

有更好的选择吗？

注意:我忽略了我们可能会从一个足够大的阵列中享受到的娱乐，从而导致这个问题，也许这只是过于偏执，但我想这个概念可能有我的特定要求以外的应用。

Answer 1

不需要宏，您可以简单地在函数体内使用预处理器条件:

template<class to, class from>
inline to debug_checked_static_cast(const from& from_value) {
  to to_value{static_cast<to>(from_value)};
#if _DEBUG
  from round_trip{to_value};
  if (round_trip != from_value)
    throw std::runtime_error("Naughty cast");
#endif
  return to_value;
}

和

template<class to, class from>
inline to debug_checked_coercion(const from& from_value) {
  to to_value{from_value};
#if _DEBUG
  from round_trip{to_value};
  if (round_trip != from_value)
    throw std::runtime_error("Naughty cast");
#endif
  return to_value;
}

然后使用

long l = debug_checked_coercion<long>(ll);

请注意，我已将 static_cast 的使用减到最少，因为缩小数字转换不需要它。