如何用clang++在编译期打印constexpr函数的非结构化结果？

我正在编写constexpr代码，希望在编译期检查计算得出的值。

常用的技巧是通过未定义模板触发编译错误来查看结果，示例代码如下：

struct ReturnValue
{
    int value1;
    int value2;
};

constexpr ReturnValue doTheComputation() 
{
    return { .value1 = 10, .value2 = 20 };
}

template< auto t > struct p;

p< doTheComputation() > foo;

这会触发清晰的编译错误，从中可以直接看到计算结果：

implicit instantiation of undefined template 'p<ReturnValue{10, 20}>'

但这种方法对非结构化类型无效，比如std::string_view、std::string或任何类字符串类型——这类类型不允许作为非类型模板参数（NTTP）。即使改用固定大小的char const[]来容纳字符串，得到的也只是ASCII值序列，无法直接阅读：

implicit instantiation of undefined template 'p<ReturnValue{{115, 111, 109, 101, 32, 115, 101, 99, 114, 101, ...}}>'

请问有哪些技巧可以在编译期打印constexpr函数返回的非结构化类型值？我知道有一个针对GCC的非官方补丁可以解决，但我需要适用于Clang的方案（Xcode 15及以上版本的Apple-clang、LLVM 18及以上版本）。

适用于Clang的编译期打印方案 #

方案1：static_assert结合编译期字符串格式化 #

Clang支持在static_assert的错误消息中使用consteval函数生成的编译期字符串。你可以编写一个consteval格式化函数，将目标值转换为可读字符串后触发错误输出：

#include <string_view>
#include <format> // 需要C++20及以上

constexpr std::string_view get_target_str() {
    return "hello constexpr world";
}

consteval auto format_str(std::string_view sv) {
    return std::format("计算结果: {}", sv);
}

// 触发编译错误，查看结果
static_assert(false, format_str(get_target_str()));

编译时会输出包含目标字符串的错误信息：

static_assert failed due to requirement 'false' "计算结果: hello constexpr world"

对于包含字符串成员的自定义结构体，可以扩展格式化逻辑，递归处理成员：

#include <string_view>
#include <format>

struct DataHolder {
    std::string_view msg;
    int count;
};

constexpr DataHolder compute_data() {
    return {"compiled string", 42};
}

consteval auto format_holder(const DataHolder& holder) {
    return std::format("DataHolder{{msg: {}, count: {}}}", holder.msg, holder.count);
}

static_assert(false, format_holder(compute_data()));

Xcode 15的Apple-clang和LLVM 18均支持std::format的consteval调用。

方案2：Clang内置__builtin_dump_struct（快速实用） #

Clang提供了非标准内置函数__builtin_dump_struct，能直接在编译期将结构体内容转换为可读字符串，无需手动编写格式化代码：

#include <string_view>

struct ComplexData {
    std::string_view desc;
    double value;
};

constexpr ComplexData get_complex_data() {
    return {"compile-time value", 3.14159};
}

consteval auto dump_obj(const auto& obj) {
    return __builtin_dump_struct(&obj, "");
}

static_assert(false, dump_obj(get_complex_data()));

编译时会输出详细的结构体内容，包含字符串成员的实际值，对类字符串类型支持良好。

方案3：封装通用打印工具函数 #

可以基于上述方法封装通用的编译期打印函数，适配不同类型：

#include <string_view>
#include <type_traits>
#include <string>

template<typename T>
consteval auto print_constexpr(const T& value) {
    if constexpr (std::is_same_v<T, std::string_view>) {
        return value;
    } else if constexpr (std::is_class_v<T>) {
        return __builtin_dump_struct(&value, "");
    } else if constexpr (std::is_arithmetic_v<T>) {
        return std::to_string(value);
    } else {
        return "unsupported type";
    }
}

constexpr std::string_view test_str() {
    return "compile check success";
}

static_assert(false, print_constexpr(test_str()));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DoDo