编译阶段能做什么：属性和静态断言

属性（attribute）

属性“deprecated”，用来标记不推荐使用的变量、函数或者类，也就是被“废弃”。比如说，你原来写了一个函数 old_func()，后来觉得不够好，就另外重写了一个完全不同的新函数。但是，那个老函数已经发布出去被不少人用了，立即删除不太可能，该怎么办呢？这个时候，你就可以让“属性”发挥威力了。你可以给函数加上一个“deprecated”的编译期标签，再加上一些说明文字：

[[deprecated("deadline:2020-12-31")]] // C++14 or later
int old_func();

于是，任何用到这个函数的程序都会在编译时看到这个标签，报出一条警告：

 warning: ‘int old_func()’ is deprecated: deadline:2020-12-31 [-Wdeprecated-decl

“属性”也支持非标准扩展，允许以类似名字空间的方式使用编译器自己的一些“非官方”属性，比如，GCC 的属性都在“gnu::”里。下面我就列出几个比较有用的.

deprecated：与 C++14 相同，但可以用在 C++11 里。
unused：用于变量、类型、函数等，表示虽然暂时不用，但最好保留着，因为将来可能
会用。
constructor：函数会在 main() 函数之前执行，效果有点像是全局对象的构造函数。
destructor：函数会在 main() 函数结束之后执行，有点像是全局对象的析构函数。
always_inline：要求编译器强制内联函数，作用比 inline 关键字更强。
hot：标记“热点”函数，要求编译器更积极地优化。

[[gnu::unused]] // 声明下面的变量暂不使用，不是错误
int nouse;

静态断言（static_assert）

assert属于动态断言，用来断言一个表达式必定为真。比如说，数字必须是正数，指针必须非空、函数必须返回 true，当程序（也就是 CPU）运行到 assert 语句时，就会计算表达式的值，如果是 false，就会输出错误消息，然后调用 abort() 终止程序的执行。

assert(i > 0 && "i must be greater than zero");
assert(p != nullptr);
assert(!str.empty());

有了“动态断言”，那么相应的也就有“静态断言”，名字也很像，叫“static_assert”，不过它是一个专门的关键字，而不是宏。因为它只在编译时生效，运行阶段看不见，所以是“静态”的。如下斐波拉契数列计算函数，可以用静态断言来保证模板参数必须大于等于零：

template<int N>
struct fib
{
static_assert(N >= 0, "N >= 0");
static const int value =
fib<N - 1>::value + fib<N - 2>::value;
};

再比如说，要想保证我们的程序只在 64 位系统上运行，可以用静态断言在编译阶段检查long 的大小，必须是 8 个字节（当然，你也可以换个思路用预处理编程来实现）。

static_assert(
  sizeof(long) >= 8, "must run on x64");
static_assert(
  sizeof(int) == 4, "int must be 32bit");

这里你一定要注意，static_assert 运行在编译阶段，只能看到编译时的常数和类型，看不到运行时的变量、指针、内存数据等，是“静态”的，所以不要简单地把 assert 的习惯搬过来用。比如，下面的代码想检查空指针，由于变量只能在运行阶段出现，而在编译阶段不存在，所以静态断言无法处理。

char* p = nullptr;
static_assert(p == nullptr, "some error."); // 错误用法

说到这儿，你大概对 static_assert 的“编译计算”有点感性认识了吧。在用“静态断言”的时候，你就要在脑子里时刻“绷紧一根弦”，把自己代入编译器的角色，像编译器那样去思考，看看断言的表达式是不是能够在编译阶段算出结果。不过这句话说起来容易做起来难，计算数字还好说，在泛型编程的时候，怎么检查模板类型呢？比如说，断言是整数而不是浮点数、断言是指针而不是引用、断言类型可拷贝可移动……
这些检查条件表面上看好像是“不言自明”的，但要把它们用 C++ 语言给精确地表述出来，可就没那么简单了。所以，想要更好地发挥静态断言的威力，还要配合标准库里“type_traits”，它提供了对应这些概念的各种编译期“函数”。

// 假设T是一个模板参数，即template<typename T>
static_assert(
is_integral<T>::value, "int");
static_assert(
is_pointer<T>::value, "ptr");
static_assert(
is_default_constructible<T>::value, "constructible");

你可能看到了，“static_assert”里的表达式样子很奇怪，既有模板符号“<>”，又有作用域符号“::”，与运行阶段的普通表达式大相径庭，初次见到这样的代码一定会吓一跳。这也是没有办法的事情。因为 C++ 本来不是为编译阶段编程所设计的。受语言的限制，编译阶段编程就只能“魔改”那些传统的语法要素了：把类当成函数，把模板参数当成函数参数，把“::”当成 return 返回值。说起来，倒是和“函数式编程”很神似，只是它运行在编译阶段。

小结

1.“属性”相当于编译阶段的“标签”，用来标记变量、函数或者类，让编译器发出或者
不发出警告，还能够手工指定代码的优化方式。
2.官方属性很少，常用的只有“deprecated”。我们也可以使用非官方的属性，需要加上
名字空间限定。
3.static_assert 是“静态断言”，在编译阶段计算常数和类型，如果断言失败就会导致编
译错误。它也是迈向模板元编程的第一步。
4.和运行阶段的“动态断言”一样，static_assert 可以在编译阶段定义各种前置条件，充
分利用 C++ 静态类型语言的优势，让编译器执行各种检查，避免把隐患带到运行阶段。
5.不要太过于依赖assert来检测或者预防错误，而是要把它作为一种“文档形式的代码”，显式地表
明前提条件或后续结果。