CRTP基类中直接使用static_assert触发不完整类型错误问题咨询

1. 问题成因 #

• C++中类的实例化有严格的顺序要求：当你写struct message1 : skill<message1>时，编译器需要先实例化基类skill<message1>，再完成派生类message1的定义。
• 基类作用域下直接编写的static_assert会在基类实例化阶段立即执行，此时派生类message1还处于不完整类型状态，它的静态成员vars和bits还没有被编译器声明，自然无法访问，因此触发incomplete type报错。
• 而成员函数some_function内部的static_assert能正常运行，是因为模板类的成员函数只有在被实际调用时才会实例化：main函数中调用message1::some_function()时，message1已经完全定义完成，成员都已存在，所以校验可以正常执行。

2. 可行修复方案 #

核心思路是把static_assert的执行时机延迟到派生类完全定义之后，以下两种方案都不需要修改现有派生类代码：

方案1：将校验放到基类构造函数中 #

基类的构造函数只有在派生类构造时才会被实例化，此时派生类已经完全定义：

template<typename T>
struct skill
{
    static constexpr void some_function() { 
        static_assert(T::vars.size() == T::bits.size(), "vars与bits长度不匹配"); 
    }
private:
    skill() {
        // 校验逻辑延迟到构造函数实例化时执行
        static_assert(T::vars.size() == T::bits.size(), "vars与bits长度不匹配");
    }
    friend T;
};

因为基类构造函数是私有属性，只有作为友元的派生类可以调用，只要派生类被实例化，就会触发基类构造函数的实例化，自动执行校验。

方案2：用静态成员变量初始化触发校验 #

如果不想依赖构造逻辑，可以用静态lambda初始化的方式触发延迟校验：

template<typename T>
struct skill
{
    static constexpr void some_function() { 
        static_assert(T::vars.size() == T::bits.size(), "vars与bits长度不匹配"); 
    }
private:
    // 静态变量初始化时执行lambda，此时派生类已完整定义
    static inline const bool _size_check = [](){
        static_assert(T::vars.size() == T::bits.size(), "vars与bits长度不匹配");
        return true;
    }();
    skill() = default;
    friend T;
};

两种方案都可以实现把所有校验逻辑收敛到基类，去掉派生类中重复的static_assert代码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pablo