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 模板类型判断

 std::is_same 判断类型是否一致

位于头文件<type_traits>
通过std::is_same即可判断两个类型是否一样,特别在模板里面,在不清楚模板的参数时,此功能可以对一些特定的参数类型进行特殊的处理。

std::is_same<int, int32_t>::value   // true
std::is_same<int, int64_t>::value   // false

std::is_same对int和const int\int &\const int&等都是区别对待的,但在写模板函数时,经常会强制指定常引用进行传参,以免进行数据拷贝,这时候is_same就做出了不相等的判断,但是有时候其实我们还是希望TYPE和const TYPE& 是能认为是一样的,这时就需要std::decay进行退化处理

 std::decay 退化类型的修饰

std::decay就是对一个类型进行退化处理,他的实现如下:

template< class T >
struct decay {
private:
    typedef typename std::remove_reference<T>::type U;
public:
    typedef typename std::conditional< 
        std::is_array<U>::value,
        typename std::remove_extent<U>::type*,
        typename std::conditional< 
            std::is_function<U>::value,
            typename std::add_pointer<U>::type,
            typename std::remove_cv<U>::type
        >::type
    >::type type;
};

看着比较抽象,其实就是把各种引用啊什么的修饰去掉,把cosnt int&退化为int,这样就能通过std::is_same正确识别出加了引用的类型了

 is_xxx

其中的模板参数即为要判断的类型

// 假设T是一个模板参数,即template<typename T>
static_assert(
    is_integral<T>::value, "int");
static_assert(
    is_pointer<T>::value, "ptr");
static_assert(
    is_default_constructible<T>::value, "constructible");

 std::conditional

根据情况判断选择的模板类型,相当于一个模板类型的三元操作符

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <typeinfo>

int main()
{
    typedef typename std::conditional<true, int, double>::type Type1;
    typedef typename std::conditional<false, int, double>::type Type2;
    typedef typename std::conditional<sizeof(int) == sizeof(double), int, double>::type Type3;

    std::cout << typeid(Type1).name() << std::endl;
    std::cout << typeid(Type2).name() << std::endl;
    std::cout << typeid(Type3).name() << std::endl;

    Type1 a = 3.1;
    Type2 b = 4.2;
    std::cout << a +  b << std::endl;
}
// execute out
i
d
d
7.2

 enable_if

 SFINAE

SFINAE是英文Substitution failure is not an error的缩写,意思是匹配失败不是错误
SFINAE 应用最为广泛的场景是C++中的 std::enable_if。
在对一个函数调用进行模板推导时,编译器会尝试推导所有的候选函数(重载函数,模板,但是普通函数的优先级要高),以确保得到一个最完美的匹配
也就是说在推导的过程中,如果出现了无效的模板参数,则会将该候选函数从重载决议集合中删除,只要最终得到了一个 perfect match ,编译就不会报错。
比如:

long multiply(int i, int j) { return i * j; }

template <class T>
typename T::multiplication_result multiply(T t1, T t2)
{
    return t1 * t2;
}

int main(void)
{
    multiply(4, 5);
}

main 函数调用 multiply 会使编译器会尽可能去匹配所有候选函数,虽然第一个 multiply 函数明显是较优的匹配,但是为了得到一个最精确的匹配,编译器依然会尝试去匹配剩下的候选函数,此时就会去推导 第二个multiply函数,中间在参数推导的过程中出现了一个无效的类型 int::multiplication_result ,但是因为 SFINAE 原则并不会报错。

比如:

struct Test {
    typedef int foo;
};


template <typename T>
void f(typename T::foo) {} // Definition #1


template <typename T>
void f(T) {}               // Definition #2


int main() {
    f<Test>(10); // Call #1.
    f<int>(10);  // Call #2. Without error (even though there is no int::foo) thanks to SFINAE.
}

当调用f<int>(10)时,由于推导模板函数过程中可以找到一个正确的版本(Definition #2),所以即使int::foo( Definition #1)是一个语法错误,也没有关系。

 std::enable_if<>的实现机制如下代码所示:

template<bool Cond, typename T = void> struct enable_if {};

template<typename T> struct enable_if<true, T> { typedef T type; };

基本原理是SFINAE。只有当第一个参数是true的时候才有type,否则就会发生Substitution Failure,这个时候模版实例化就会失败,也就不会产生任何代码。
在 condition 为真的时候,由于偏特化机制,第二个结构体模板明显是一个更好的匹配,所以 std::enable_if<>::type 就是有效的。
当 condition 为假的时候,只有第一个结构体模板能够匹配,所以std::enable_if<>::type 是无效的,会被丢弃,编译器会报错:error: no type named ‘type’ in ‘struct std::enable_if<false, bool>。

 典型应用

1.限制模板的类型

#include <iostream>
#include <type_traits>

template < class T,
           class = typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type>
bool is_even (T i) {return !bool(i%2);}
/*
上面的class = typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type>可以替换成如下两种写法:
std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value, int>>
std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value>>
*/

int main() {
  double i = 1;    // code does not compile if type of i is not integral
  std::cout << std::boolalpha;
  // 实例化的时候,enable_if发现不是int类型,就会报error: no type named ‘type’ in ‘struct std::enable_if<false, bool>,从而达到限制类型的效果。
  std::cout << "i is even: " << is_even(i) << std::endl;
  return 0;
}

 可变参数模板

// 相当于一个递归基
template<typename T>
ostream &print(ostream &os, const T &t)
{
    return os << t; // no separator after the last element in the pack
}


template <typename T, typename... Args>
ostream &print(ostream &os, const T &t, const Args&... rest)
{
    os << t << ", ";           // print the first argument
    return print(os, rest...); // recursive call; print the other arguments
}

int main() {
    print(std::cout,"abc",123,456);

    return 0;
}


//C++17的更方便的写法
template <typename ...Args>
    constexpr void print(Args&& ...args) {
        // 包扩展,效果是对每个参数都调用前边的语句
        ((std::cout << args << '\n'), ...);
        //或者  (..., (std::cout << args << '\n'));

    }

// 其他包扩展的例子
template <typename... Args>
ostream &errorMsg(ostream &os, const Args&... rest)
{
    // print(os, debug_rep(a1), debug_rep(a2), ..., debug_rep(an)
    return print(os, debug_rep(rest)...);
}