如何在自定义断言中最好地避免未使用变量警告而不使用sizeof？

Question

根据http://cnicholson.net/2009/02/stupid-c-tricks-adventures-in-assert/中的建议，我已经使用自己的emp_assert版本一段时间了。当设置了NDEBUG时，我的assert如下：

#define emp_assert(EXPR) ((void) sizeof(EXPR) )

该定义确保在编译器中，EXPR 中的任何变量仍然被视为“使用过”，但不会影响运行时性能。

不幸的是，我最近发现，在 assert 中使用 lambda 会产生编译错误，因为 lambda 无法放入 sizeof 中。

我的选择似乎有：

1. 简单地去除 sizeof；我的代码中很少有未使用变量的情况，可以手动处理它们。

2. 避免在 assert 中使用 labda。

3. 想出一个可以产生同样效果的 sizeof 替代方案。

目前，选项1是我的首选，但我使用这个断言系统来完成许多项目，并且可能在一段时间内遇到问题。

选项2似乎太过局限，特别是因为我可以想象未来会出现意外的交互。

选项3将是最优雅的解决方案，但我需要帮助想出如何实现它的想法。

编辑：以下是一些示例代码，以说明问题。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

#define NDEBUG

// Relevant excerpt from "emp_assert.h"
#ifdef NDEBUG
#define emp_assert(EXPR) ((void) sizeof(EXPR))
#else
#define emp_assert(EXPR)                           \
  do { if ( !(EXPR) ) {                            \
      std::cerr << "Assert Error (In " << __FILE__ \
                << " line " << __LINE__            \
                << "): " << #EXPR << std::endl;    \
      abort(); }                                   \
  } while (0)
#endif

// Code to trigger the problem (asserting that all ints in a vector are less than 8.)
int main()
{
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 8};
  emp_assert( std::all_of(v.begin(), v.end(), [](int i){return i < 8;}) );
}

将#define NDEBUG注释掉，以查看代码在编译时是否正确并在运行时触发断言。(如果不想触发断言，请从向量中删除8)。

我使用g++ -std=c++11 file.cc进行编译。

- Charles Ofria

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emp_assert 的作用是什么？它与 assert 或 static_assert 有何不同之处？ - M.M

你能否提供一些使用 emp_assert 并展示问题的代码吗？ - M.M

完成！新的示例应该会像之前一样报错。这个错误只会在使用lambda表达式的断言中出现；如果你改变emp_assert，那么它就能正常工作了。 - Charles Ofria

向委员会报告一个错误，并请求他们移除对未求值操作数中lambda表达式的限制？ - T.C.

@T.C. 看起来你是对的；这是一个实际的限制，因此不可能找到一种替代方案，而不评估lambda。另一方面，在这里有一个很好的讨论，可能通过使用常量表达式提供一些可能性：https://dev59.com/F2Eh5IYBdhLWcg3wnEcc - Charles Ofria

Answer 1

我相信我找到了一个解决方案。由于lambda表达式不允许在未求值的操作数中使用，但在常量表达式的未求值部分中是允许的，因此我们应该能够利用这一事实。

具体来说，当NDEBUG处于ON状态时，我将我的#define设置为：

#define emp_assert(EXPR) {                             \
   constexpr bool __emp_assert_tmp = false && (EXPR);  \
   (void) __emp_assert_tmp;                            \
}

constexpr 确保剩余的表达式在编译时计算。然而，false && (EXPR) 短路使得 EXPR 不会被计算，但其中的变量不被视为未使用。

变量 __emp_assert_tmp 在其自己的作用域内创建，因此多个assert不会冲突。同时，高度具体的名称将确保我们不会意外遮蔽EXPR中使用的变量。任何合理的优化编译器都应该完全删除额外的变量，因此我认为这不应该引起优化问题。

在我的测试中，EXPR 中的任何内容都没有执行，lambda 也不会影响它，一切似乎都正常工作。

如果您看到我忽略的任何问题，请告诉我。

- Charles Ofria

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这将使用 EXPR 的子表达式，而不像 sizeof。 - Ben Voigt

为什么 #define emp_assert(EXPR) { (void)EXPR;} 不够用？ - BЈовић

Answer 2

为什么要使用sizeof？我看不出在你的例子中使用sizeof有任何意义，为什么不直接这样定义：

#define emp_assert(exp) ((void) exp)

如果你想要避免未使用变量的警告，你可以使用 C++17 属性 [maybe_unused] 来抑制未使用实体的警告。例如：

[[maybe_unused]]
auto l = [](int i){return i < 8;};

此外，C++20 中提供了未求值上下文中的 lambda 表达式（但目前只有 gcc-9 实现），因此以下代码可以在 -std=c++2a 模式下使用 gcc-9 编译，并且您的问题将自动解决。

static_assert(sizeof([](int i){return i < 8;}) == 1);

请查看wandbox test以获取您的示例。

- 康桓瑋

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sizeof()可以防止任何意外的副作用。如果assert包含一个函数调用，该调用会更改任何变量，则可能会影响结果，但如果它在sizeof()中，那么这将确保该调用实际上不会发生。 - Charles Ofria

虽然如此说，你是对的，现在C++17解决了一个问题，而C++20将解决另一个问题。 - Charles Ofria