如何用C++预处理器在编译时校验数组元素和与宏定义值相等

我的C++应用里有这么一段配置代码：

#define LED_SIZE        113
#define SEGMENT_SIZE    3

const int LED_SEGMENTS[SEGMENT_SIZE] = {30, 70, 13};

我得验证这个数组里的元素加起来是不是等于LED_SIZE（也就是30+70+13=113），而且要在编译时通过预处理器指令完成检查，要是总和不对，直接让编译失败。

方法一：纯预处理器实现 #

预处理器没法直接读取数组元素求和，所以得把数组元素先定义成宏参数，让预处理器能拿到这些值计算：

#define LED_SIZE        113
#define SEGMENT_SIZE    3
// 把数组元素单独定义成宏，方便预处理器处理
#define LED_SEGMENT_VALUES 30, 70, 13

// 预处理器求和的宏，这里要对应SEGMENT_SIZE的元素个数
#define SUM(...) SUM_INTERNAL(__VA_ARGS__, 0)
#define SUM_INTERNAL(a, b, c, ...) (a + b + c)

// 编译时检查，不匹配就报错
#if SUM(LED_SEGMENT_VALUES) != LED_SIZE
#error "LED_SEGMENTS总和和LED_SIZE不匹配！"
#endif

// 用宏初始化数组
const int LED_SEGMENTS[SEGMENT_SIZE] = {LED_SEGMENT_VALUES};

注意：如果SEGMENT_SIZE变了，比如改成4个元素，那SUM_INTERNAL的参数也要跟着加一个，比如改成SUM_INTERNAL(a, b, c, d, ...) (a+b+c+d)，这种方法需要手动适配元素个数。

方法二：C++11及以上用constexpr+static_assert（更灵活） #

如果你的项目支持C++11或更高版本，这个方法比纯预处理器更方便，不用手动适配元素个数：

#define LED_SIZE        113
#define SEGMENT_SIZE    3

constexpr int LED_SEGMENTS[SEGMENT_SIZE] = {30, 70, 13};

// 编译时计算数组总和的constexpr函数
constexpr int calculate_array_sum(const int arr[], int size) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        sum += arr[i];
    }
    return sum;
}

// 静态断言，编译时检查总和是否匹配
static_assert(calculate_array_sum(LED_SEGMENTS, SEGMENT_SIZE) == LED_SIZE, 
              "LED_SEGMENTS总和与LED_SIZE不匹配！");

这种方式下，编译器会在编译阶段就计算数组总和并检查，不满足条件直接抛出编译错误，而且数组元素个数变化时不用修改求和逻辑，更省心。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark