访问未定义的子类型时自定义编译错误消息

我有一些类型，其中每个类型都有相同名称的子类型：

struct TypeA {
    typedef int subtype;
};
struct TypeB {
    typedef float subtype;
};

以及没有此子类型但在同一上下文中使用的类型：

struct TypeC {
    // (no subtype defined)
};

如何添加一个虚拟子类型来提供自定义编译错误消息？

我的（到目前为止不成功的）尝试是：

struct TypeC {
    struct subtype {
        static_assert(false, "Attempt to access the non-existent subtype of TypeC.");
    };
};

But static_assert(false, ...)无法工作，因为即使从未访问过该类型，编译器也会抛出错误。

怎样才能延迟评估static_assert到访问类型的时间？

失败的尝试是引入一个虚拟枚举并从中构造一个表达式：

enum { X };
static_assert(X != X, "...");

具体用例：我有一个类模板List这是用子类型定义的head and tail如果非空，并且如果为空则使用这些子类型应该给出错误：

template<typename...>
struct List;

// empty list:
template<>
struct List<> {
    struct head { static_assert(false, "Attempt to access the head of an empty list."); };
    struct tail { static_assert(false, "Attempt to access the tail of an empty list."); };
};

// non-empty list:
template<typename Head, typename ...Tail>
struct List<Head, Tail...> {
    typedef Head head;
    typedef List<Tail...> tail;
};

如果我简单地省略类型head and tail，当访问例如大小为 2 的列表的第 3 个元素，代码为List<int,int>::tail::tail::head给出了不太好的消息（g++ 4.7.2）：'head' is not a member of 'List<int>::tail {aka List<>}'

// empty list:
template<typename... Args>
struct List {
    struct head {static_assert(sizeof...(Args) != 0, "Attempt to access the head of an empty list."); };
    struct tail {static_assert(sizeof...(Args) != 0, "Attempt to access the tail of an empty list."); };
};

// non-empty list:
template<typename Head, typename ...Tail>
struct List<Head, Tail...> {
    typedef Head head;
    typedef List<Tail...> tail;
};

编辑：这个问题实际上涉及到 C++ 模板如何工作的三个方面：

1. (§14.7.1 [temp.inst]/p1) 除非类模板特化已显式实例化 (14.7.2) 或显式特化 (14.7.3)，否则当在需要完全定义的对象类型或类类型的完整性影响程序语义的上下文。类模板特化的隐式实例化会导致声明的隐式实例化，但不会导致类成员函数、成员类等的定义的隐式实例化。
2. (§14.7.1 [temp.inst]/p11) 实现不应隐式实例化...不需要实例化的类模板的成员类。
3. (§14.6 [temp.res]/p8) 如果无法为模板生成有效的专业化，并且该模板未实例化，则该模板格式错误，无需诊断。

3) 意味着static_assert表达式必须依赖于模板参数，否则可能会为模板生成“无效的专业化”，并且程序格式不正确，并且编译器可以随意报告错误（尽管他们不必这样做）。在上面的代码中，可以为第一个模板生成有效的特化，但由于部分特化而永远不会使用这样的特化。

上面给出的解决方案也依赖于 1) 和 2)。 1) 规定隐式实例化模板特化仅实例化声明 (not 定义) 的成员类，并且 2) 意味着明确禁止编译器尝试实例化head or tail如果只是使用隐式实例化List<>。请注意，如果您显式实例化，则此规则不适用List<> with template struct List<>;.

莱姆斯的答案中的解决方案有效，因为typedef不需要完整的类型，因此不会触发隐式实例化SubTypeErrorMessage<>1) 中的模板参数的使用static_assert in SubTypeErrorMessage绕过 3)，作为有效的专业化（即，SubTypeErrorMessage<true>) 可以为该模板生成。

值得注意的是，在这两种情况下，实例化规则都意味着使用它仍然是合法的List<>::head or TypeC::subtype只要您不以需要完整类型的方式使用它们即可。因此像int f(List<>::head & ) { return 0; }是有效的，但完全没有意义，因为您无法实际调用该函数。如果你不定义List<>::head然而，编译器无论如何都会报告此代码的一个（可能是神秘的）错误。这就是更漂亮的错误消息的权衡:)