具有 static_assert 的 C++ 模板在错误的位置显示编译错误

Question

我正在学习 C++，但对其模板的工作方式感到有些困惑。让我举个例子，这是有效的:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <type_traits>

template <class T> const T first(const T& first, const T& second) {
    return first.size()<second.size() ? first : second;
}

int main(int argc, char** argv) {
    std::string x = "the short string";
    std::string y = "the longer string";
    std::cout << "first of x, y is "<<first(y,x)<<std::endl;
}

上面的代码可以工作，但是什么能阻止我使用整数作为我的模板参数呢？

int main(int argc, char** argv) {
    int x = 3;
    int y = 8;
    std::cout << "first of x, y is "<<first(y,x)<<std::endl;
}

进行上述更改会在“first”方法而非“main”方法中产生编译错误。我读了here我可以使用 static_assert 语句来处理这个问题，但我不知道如何在编译时检查类型 T 是 basic_string 还是子类。

我想知道当我使用 static_assert 时，C++ 是否会在正确的位置报告问题，所以我将问题换成了这样:

template <class T> const T first_numeric(const T& first, const T& second) {
    static_assert(std::is_arithmetic<T>::value,"You must use a number!");
    return first<second ? first : second;
}

int main(int argc, char** argv) {
//    int x = 3;
//    int y = 8;
//    std::cout << "first_numeric of x, y is "<<first_numeric(y,x)<<std::endl;
    std::string x = "3";
    std::string y = "8";
    std::cout << "first_numeric of x, y is "<<first_numeric(y,x)<<std::endl;
}

如果我从上面的例子开始这个问题，我不可避免地会被告知“你到底为什么要限制类型参数？”希望你现在明白了。

在上面的例子中，编译器确实像我们希望的那样失败了，但是它在错误的行上失败了。它在 static_assert 行显示编译错误，而不是我用非法参数调用方法的行。

您可能在想，“那又怎样？”好吧，在这个例子中很明显问题出在哪里，但当您有 10000 行代码时可能就不是这样了。当然，您可以使用 IDE 获取该函数的调用层次结构，但如果调用该方法的地方有数百个，您将检查每一个地方，只是为了找出您的错误。

所以我的问题是:

1. 有没有办法让 C++ 在使用非法类型参数调用方法的那一行报告编译错误？
2. 如果没有，您能给我什么指导来避免或解决这个问题？

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更新:这是错误输出

mkdir -p build/Debug/GNU-Linux-x86
rm -f "build/Debug/GNU-Linux-x86/main.o.d"
g++    -c -g -std=c++11 -MMD -MP -MF "build/Debug/GNU-Linux-x86/main.o.d" -o build/Debug/GNU-Linux-x86/main.o main.cpp
main.cpp: In instantiation of ‘const T first_numeric(const T&, const T&) [with T = std::basic_string<char>]’:
main.cpp:22:64:   required from here
main.cpp:6:5: error: static assertion failed: You must use a number!
     static_assert(std::is_arithmetic<T>::value,"You must use a number!");
     ^
make[2]: *** [build/Debug/GNU-Linux-x86/main.o] Error 1
make[2]: Leaving directory `/home/mike/NetBeansProjects/CppApplication_1'
make[1]: *** [.build-conf] Error 2
make[1]: Leaving directory `/home/mike/NetBeansProjects/CppApplication_1'
make: *** [.build-impl] Error 2

BUILD FAILED (exit value 2, total time: 460ms)

显然输出确实提到了真正问题所在的第 22 行，但它没有在源代码中突出显示它。我应该阅读输出，而不是只看突出显示的内容。

Answer 1

这是 GCC 打印的内容:

prog.cc: In instantiation of 'const T first_numeric(const T&, const T&) [with T = std::basic_string<char>]':
prog.cc:16:64:   required from here
prog.cc:6:5: error: static assertion failed: You must use a number!
     static_assert(std::is_arithmetic<T>::value,"You must use a number!");
     ^

请注意 prog.cc:16:64: required from here 行？它会告诉您调用模板的位置。

Clang 的错误信息更加清晰:

prog.cc:6:5: error: static_assert failed "You must use a number!"
    static_assert(std::is_arithmetic<T>::value,"You must use a number!");
    ^             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.cc:16:47: note: in instantiation of function template specialization 'first_numeric<std::__1::basic_string<char> >' requested here
    std::cout << "first_numeric of x, y is "<<first_numeric(y,x)<<std::endl;
                                              ^

某些 IDE(如 Visual Studio)会在其“错误”窗口中截断错误消息，但 Visual Studio 上的构建输出窗口具有完整的错误消息:

[...]\consoleapplication2.cpp(10): error C2338: You must use a number!
          [...]\consoleapplication2.cpp(20) : see reference to function template instantiation 'T first_numeric<std::string>(const T &,const T &)' being compiled
          with
          [
              T=std::string
          ]

本例中的第 20 行是 main() 中调用 first_numeric 的行。

如果您真的希望错误源自调用函数的行，您可以使用 std::enable_if 或类似机制有选择地禁用函数模板，但这通常会导致 可读性更差，更难理解错误消息。您通常会收到“无匹配函数”错误。