如何检查模板参数是否为 2 的幂？

Question

我想创建一个静态分配 2^N 字节 数组的结构，但我不希望该结构的用户将此大小指定为指数。示例：

my_stupid_array<char, 32> a1; // I want this!
my_stupid_array<char, 5> a2; // And not this...

如何检查此模板参数是否为 2 的幂并向用户发出关于此的好消息？

我已经能够使用一个简单的模板来检查这一点：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = (N >= 1) & !(N & (N - 1))};
};

但是，我无法用理智的消息警告用户。有什么想法吗？

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修正了模棱两可的例子。

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1 确实是 2 的幂。解决了这个问题！ :)

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使用 BOOST_STATIC_ASSERT，我在 GCC 中收到此代码的编译错误：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = (N >= 1) & !(N & (N - 1))};
    BOOST_STATIC_ASSERT(val);
};

错误

..\main.cpp:29:1: error: invalid application of 'sizeof' to incomplete type 'boost::STATIC_ASSERTION_FAILURE<false>' 

http://ideone.com/cMfEf

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哦，我明白了。这是断言失败时我应该得到的消息。但这并没有给用户一些理智的信息。 :(

Answer 1

如今，使用 constexpr 和 bit twiddling hacks 您可以

constexpr bool is_powerof2(int v) {
    return v && ((v & (v - 1)) == 0);
}

Answer 2

static_assert 救援（仅限 C++11，取消注释 C++03 的 BOOST_STATIC_ASSERT）：

#include<iostream>
// #include <boost/static_assert.hpp>

template<int N>
struct is_power_of_two {
    enum {val = N && !(N & (N - 1))};
    static_assert(val, "should use a power of 2 as template parameter");
    // BOOST_STATIC_ASSERT(val); // without C++11 support, won't take a string message
};

int main()
{
        std::cout << is_power_of_two<2>::val << "\n";
        std::cout << is_power_of_two<3>::val << "\n";
}

Ideone output for C++11

Ideone output for C++03

UPDATE1：其他想法（我知道你不想要这个，但对于大指数来说更容易）：

template<int N>
make_power_of_two
{
    enum { val = 1 << N };
};

my_stupid_array<char, make_power_of_two<5>::val > a1; // size 2^5 = 32

UPDATE2：基于 @sehe 在聊天中的 cmets，您也可以为 constexpr 函数执行此操作

constexpr bool is_power_of_two(int x)
{
    return x && ((x & (x-1)) == 0);
}

Answer 3

您可以使用static_assert 提供错误消息：

template<int N>
struct is_power_of_two {
    static_assert((N > 1) & !(N & (N - 1)), "Template parameter must be a power of two.");
};