如何在编译期检查const数组元素是否单调递增？

给定数组：

const int g_Values[] = { ... };

需求是在编译期验证数组元素是否严格单调递增（即满足g_Values[i] < g_Values[i + 1]），且当验证不通过时直接触发编译错误，替代原有的运行时检查逻辑。

实现方案（C++17及以上） #

利用C++17支持的constexpr循环，结合static_assert实现编译期检查：

1. 先实现一个constexpr检查函数，逻辑和原运行时代码一致（从后往前遍历验证）：

#include <cstddef> // 用于std::size_t

constexpr bool IsMonotonously(const int* arr, std::size_t size) {
    if (size <= 1) return true; // 空数组或单个元素默认满足条件
    int m = arr[size - 1];
    for (std::size_t i = size - 2;; --i) {
        int v = arr[i];
        if (v >= m) return false;
        m = v;
        if (i == 0) break;
    }
    return true;
}

2. 使用static_assert触发编译错误：

// 编译期检查，不满足则直接报错
static_assert(IsMonotonously(g_Values, std::size(g_Values)), 
              "错误：数组g_Values不是严格单调递增的");

兼容C++11/14的版本（递归实现） #

如果需要兼容更早的C标准，由于C11/14不支持constexpr循环，可改用递归方式实现：

#include <cstddef>

template<std::size_t N>
constexpr bool IsMonotonously(const int (&arr)[N], std::size_t idx = N - 1) {
    if (idx == 0) return true;
    int v = arr[idx - 1];
    if (v >= arr[idx]) return false;
    return IsMonotonously(arr, idx - 1);
}

// 编译期检查
static_assert(IsMonotonously(g_Values), 
              "错误：数组g_Values不是严格单调递增的");

关键说明 #

• static_assert会在编译期对constexpr函数的返回值进行求值，若返回false则直接终止编译并输出指定错误信息，完全符合“编译期检查+报错”的需求。
• 若项目中无法使用std::size，可自行实现一个constexpr的数组大小获取函数：

template<typename T, std::size_t N>
constexpr std::size_t array_size(const T (&)[N]) noexcept {
    return N;
}

使用时替换std::size(g_Values)为array_size(g_Values)即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lomo