C++20 std::source_location
概述
C++20 在 <source_location> 中引入 std::source_location，提供编译期可获取的调用点元数据（文件名、行号、列号、函数名），取代丑陋的 __FILE__ / __LINE__ / __func__ 宏。
核心优势：
- 类型安全：作为参数传递，而非宏展开。
- 自动推导：默认参数自动捕获调用点，而非定义点。
- 可组合：函数可将 source_location 透传给子函数。
cpp
#include <source_location>
#include <iostream>
void log(const char* msg, std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cout << loc.file_name() << ":" << loc.line() << " " << msg << "\n";
}
int main() {
log("hello"); // 输出：main.cpp:8 hello
}核心 API
std::source_location 提供以下静态成员函数：
| 方法 | 返回类型 | 说明 |
|---|---|---|
current() | source_location | 返回调用点的 source_location |
file_name() | const char* | 源文件名 |
line() | std::uint_least32_t | 行号 |
column() | std::uint_least32_t | 列号（编译器支持有限） |
function_name() | const char* | 函数名 |
current() 作为默认参数
cpp
#include <source_location>
#include <iostream>
void debug_log(const char* msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cout << "[" << loc.function_name() << "] "
<< loc.file_name() << ":" << loc.line()
<< " - " << msg << "\n";
}
void do_work() {
debug_log("starting work"); // 自动捕获 do_work 的调用信息
}
int main() {
do_work();
// 输出：[do_work] main.cpp:13 - starting work
}替代 __FILE__ / __LINE__
旧方式（宏）
cpp
#define LOG(msg) \
std::cout << __FILE__ << ":" << __LINE__ << " " << msg << "\n"
// 问题：
// 1. LOG 展开在调用点，但 __FILE__ / __LINE__ 是宏展开位置
// 2. 无法透传给子函数
// 3. 不是类型安全的新方式（source_location）
cpp
#include <source_location>
#include <iostream>
#include <string>
void log_impl(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cout << loc.file_name() << ":" << loc.line() << " " << msg << "\n";
}
#define LOG(msg) log_impl(msg)
int main() {
LOG("hello"); // 准确报告调用点，而非宏定义位置
}在日志系统中使用
cpp
#include <source_location>
#include <string>
#include <iostream>
#include <format>
class Logger {
public:
static void info(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cout << std::format("[INFO] {}:{} {} - {}\n",
loc.file_name(), loc.line(), loc.function_name(), msg);
}
static void error(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cerr << std::format("[ERROR] {}:{} {} - {}\n",
loc.file_name(), loc.line(), loc.function_name(), msg);
}
};
void process_data() {
Logger::info("processing started");
// 模拟错误
Logger::error("data corruption detected");
}
int main() {
process_data();
}在断言中使用
cpp
#include <source_location>
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdexcept>
template <typename T>
void assert_impl(bool condition, const std::string& expr,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
if (!condition) {
throw std::runtime_error(
std::string("Assertion failed: ") + expr +
" at " + loc.file_name() + ":" + std::to_string(loc.line()) +
" in " + loc.function_name());
}
}
#define ASSERT(cond) assert_impl(cond, #cond)
int main() {
int x = 5;
ASSERT(x > 10); // 抛出异常，包含文件名、行号、函数名
}透传 source_location
函数可将 source_location 透传给子函数，保留原始调用点信息：
cpp
#include <source_location>
#include <iostream>
#include <string>
void low_level_log(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
std::cout << loc.file_name() << ":" << loc.line() << " " << msg << "\n";
}
void mid_level_log(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
// 将原始调用点透传，而非 mid_level_log 的位置
low_level_log(msg, loc);
}
void high_level_log(const std::string& msg,
std::source_location loc = std::source_location::current()) {
mid_level_log(msg, loc);
}
int main() {
high_level_log("deep call"); // 输出 main.cpp:23，而非 low_level_log 的位置
}与 __builtin_return_address 等的区别
| 特性 | __FILE__/__LINE__ | __PRETTY_FUNCTION__ | source_location |
|---|---|---|---|
| 类型 | 宏 | 宏 | 值类型 |
| 位置 | 定义点 | 定义点 | 调用点 |
| 可透传 | 否 | 否 | 是 |
| 类型安全 | 否 | 否 | 是 |
| 列号 | 否 | 否 | 部分支持 |
编译器支持
| 编译器 | 版本 | 支持状态 |
|---|---|---|
| GCC | 11+ | 完整支持（-std=c++20） |
| Clang | 16+ | 完整支持（-std=c++20） |
| MSVC | 19.29+ (VS 2019 16.10+) | 完整支持（/std:c++20） |
cpp
// 编译验证
// g++ -std=c++20 source_loc.cpp -o source_loc
// clang++ -std=c++20 source_loc.cpp -o source_loc
// cl.exe /std:c++20 source_loc.cpp常见陷阱
cpp
// 1. default 参数只捕获调用点，不捕获定义点
void bad_log(std::source_location loc = std::source_location::current());
// loc 始终指向调用者的位置，而非 bad_log 的定义位置
// 2. 透传时需要显式传递
void outer(std::source_location loc = std::source_location::current()) {
inner(loc); // 正确：透传原始位置
inner(); // 错误：inner 捕获 outer 的调用点
}
// 3. column() 在许多编译器上返回 0（未实现）
std::source_location loc = std::source_location::current();
std::cout << loc.column(); // 可能输出 0总结
std::source_location是类型安全的编译期调用点元数据。- 通过默认参数
std::source_location::current()自动捕获调用点。 - 替代
__FILE__/__LINE__宏，可透传、类型安全。 - 适用于日志系统、断言、调试工具。
- GCC 11+、Clang 16+、MSVC 19.29+ 均已支持。