第17课 类型萃取_基本的type_traits
Posted 浅墨浓香
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了第17课 类型萃取_基本的type_traits相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. type_traits类型萃取
（1）type_traits通过定义一些结构体或类，并利用模板类特化和偏特化的能力，给类型赋予一些特性，这些特性根据类型的不同而异。在程序设计中可以使用这些traits来判断一个类型的一些特性，引发C++的函数重载机制，实现同一种操作因类型不同而异的效果。
（2）type_traits提供了丰富的编译期计算、查询、判断、转换和选择的帮助类。
（3）type_traits的类型选择功能，在一定程序上可以消除冗长的switch-cast或if-else的语句。提高代码可维护性。type_traits的类型判断功能，在编译期可以检查出是否是正确的类型，以能编写更安全的代码。
【实例分析】部分类型萃取的实现（类模板）
//#include <iostream> //using namespace std; /*********************const/volatile************************/ //remove const template<typename _Tp> //泛化 struct remove_const { typedef _Tp type; }; template<typename _Tp> struct remove_const<_Tp const> //特化 { typedef _Tp type; }; //remove_volatile template<typename _Tp> //泛化 struct remove_volatile { typedef _Tp type; }; template<typename _Tp> struct remove_volatile<_Tp volatile> //特化 { typedef _Tp type; }; //remove_cv template<typename _Tp> struct remove_cv { typedef typename remove_const<typename remove_volatile<_Tp>::type>::type type; }; //add_const template<typename _Tp> struct add_const { typedef _Tp const type; }; /***********************integral_constant*************************/ //常量包装类型 template <class T, T v> struct integral_constant { static const T value = v; typedef T value_type; typedef integral_constant<T, v> type; }; //定义true和false两个类型 typedef integral_constant<bool, true> true_type; typedef integral_constant<bool, false> false_type; template<typename> //泛化 struct __is_void_helper : public false_type{}; template<> //特化 struct __is_void_helper<void> : public true_type{}; //is_void template<typename _Tp> struct is_void : public __is_void_helper<typename remove_cv<_Tp>::type>::type{}; /***********************integral*************************/ template<typename> //泛化 struct __is_integral_helper : public false_type{}; template<> //特化: bool是intergal类型 struct __is_integral_helper<bool> : public true_type{}; template<> //特化: char是intergal类型 struct __is_integral_helper<char> : public true_type{}; template<> //特化: int是intergal类型 struct __is_integral_helper<int> : public true_type{}; template<> //特化: usigned long long是intergal类型 struct __is_integral_helper<unsigned long long> : public true_type{}; //... //is_integral template<typename _Tp> struct is_integral : public __is_integral_helper<typename remove_cv<_Tp>::type>::type{}; //is_const template <class _Tp> struct is_const : public integral_constant<bool, false> {}; template <class _Tp> struct is_const<_Tp const> : public integral_constant<bool, true> {}; /********************enum/class/union**********************/ //is_enum 注意：__is_enum是编译器内置类型 template<typename _Tp> struct is_enum : public integral_constant<bool, __is_enum(_Tp)>{}; //is_union 注意：__is_union是编译器内置类型 template<typename _Tp> struct is_union : public integral_constant<bool, __is_union(_Tp)>{}; //is_class 注意：__is_class是编译器内置类型 template<typename _Tp> struct is_class : public integral_constant<bool, __is_class(_Tp)>{}; //is_pod： 注意：__is_pod是编译器内置类型 template<typename _Tp> struct is_pod : public integral_constant<bool, __is_pod(_Tp)>{}; int main() { return 0; }
2. 类型判断
（1）基本类型（类模板：判断T是否是相应的类型）
①is_void、is_integral、is_array、is_floating_point(浮点)、 is_pointer
②is_enum、is_union、is_class
③is_lvalue_reference、is_rvalue_reference
④is_function、is_member_object_pointer(成员对象指针)、is_member_function_pointer(成员函数指针)
（2）复合类型（类模板）
①is_fundamental：是否是整型、浮点、void或null_ptr类型。
②is_arithemetic：是否是整型和浮点类型
③is_scalar：是否是arithemetic、enumeration、pointer、pointer to member或std::nullptr_t类型。
④is_object：是否为对象类型（不是函数、引用或void）
⑤is_compound：是否非fundamental类型构造的
⑥is_reference：是否为引用（含左值引用和右值引用）
⑦is_member_pointer：是否是成员指针（即非静态成员对象或函数的指针）
（3）类型的属性
①is_const、is_volatile、is_literal_type、is_signed、is_unsigned。
②is_trivial、is_trivially_copyable、is_standart_layout(标准内存布局，一般用于跨语言的兼容)、is_pod、is_empty(空类)
③is_polymorphic(是否有虚函数)、is_abstract(是否是抽象类)
3. 两个类型之间的关系
（1）is_same<T, U>： T和U的类型是否相同
（2）is_base_of<Base, Derived>：Base是否为Derived类型的基类
（3）is_convertible<From, To>：From是否能转为To模板参数类型。
【编程实验】基本type_traits和判断两个类型之间的关系
#include <iostream> using namespace std; class Parent{}; class Child : public Parent{}; //class Child : Parent{}，为private继承 class Alone{}; int main() { cout << std::boolalpha; //以下的0、1按false和true格式输出 /*基本的type_traits用法*/ cout << is_const<int>::value << endl; //false cout << is_const<const int>::value << endl; //true cout << is_const<const int&>::value << endl; //false cout << is_const<const int*>::value << endl; //false cout << is_const<int* const>::value << endl; //true /*is_same用法*/ cout << is_same<int, int>::value << endl; //true cout << is_same<int, unsigned int>::value << endl;//false cout << is_same<int, signed int>:: value << endl; //true /*is_base_of*/ cout << is_base_of<Parent, Child>:: value << endl; //true cout << is_base_of<Child, Parent>:: value << endl; //false cout << is_base_of<Parent, Alone>:: value << endl; //false /*is_convertible<From, To>用法：判断From类型是否可以转为To类型*/ cout << is_convertible<Parent*, Child*>:: value << endl; //false cout << is_convertible<Child*, Parent*>:: value << endl; //true cout << is_convertible<Parent*, Alone*>:: value << endl; //false return 0; }
4. 类型转换traits
（1）const-volatile限定符
①remove_cv<T>、remove_const<T>、remove_volatile<T>
②add_cv<T>、add_const<T>、add_volatile<T>
（2）引用： remove_reference<T>、add_lvalue_reference<T>、add_rlvalue_reference。
（3）指针： remove_pointer<T>、add_pointer<T>
（4）数组：remove_extent<T>移除数组顶层维度、remove_all_extents<T>移除所有维度。
（5）其它
①decay<T>：类型退化，主要用移除引用、cv符及为函数或数组添加指针。其转换规则如下。
A.先移除T的类型引用，得到类型U，U定义为remove_reference<T>::type。
B.如果is_array<U>::value为true，最终转换为remove_extent<U>::type*。
C.否则，如果is_function<U>::value为true，转换为add_pointer<U>::type。
D.否则，转换为remove_cv<U>::type。
②common_type<T1, T2, T3…>：获取公共类型
【编程实验】类型转换traits
#include <iostream> #include <memory> using namespace std; //类型转换type_traits //根据模板参数类创建对象时，要注意移除cv和引用 template<typename T> class Test { //typedef typename std::remove_cv<typename std::remove_reference<T>::type>::type U; //移除可能的引用和cv //以上的等价写法 typedef typename std::decay<T>::type U; //先移除T的引用，再移除cv符， std::unique_ptr<U> m_ptr; //m_ptr智能指针 public: Test(): m_ptr(new U){} //创建智能指针时，需要获取T的原始类型 typename std::add_lvalue_reference<U>::type //返回值类型，添加左值引用 get() const { return *m_ptr.get(); } }; //利用std::decay保存函数指针 template<typename T> class Sample { using FnType = typename std::decay<T>::type; //为函数添加指针 FnType m_fn; public: Sample(T& f) : m_fn(f){}; void run() { m_fn(); } }; void func() { cout <<"void func()" << endl; } int main() { cout << std::boolalpha; //以下的0、1按false和true格式输出 //添加和移除const、reference cout <<is_same<const int, add_const<int>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int, remove_const<const int>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int&, add_lvalue_reference<int>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int&&,add_rvalue_reference<int>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int, remove_reference<int&>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int, remove_reference<int&&>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int*, add_pointer<int>::type>::value << endl; //true //移除数组顶层维度 cout <<is_same<int, remove_extent<int[]>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int[2], remove_extent<int[][2]>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int[2][3], remove_extent<int[][2][3]>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int, remove_all_extents<int[][2][3]>::type>::value << endl; //true，移除所有维度 //取公共类型 typedef common_type<unsigned char, short, int>::type NumericType; cout <<is_same<int, NumericType>::value << endl; //true //测试Test类 Test<const int&> t; //T类型故意传入带cv和引用，Test类部在创建对象时，需去除这些属性 int a = t.get(); cout << a << endl; //std::decay cout <<is_same<int, decay<int>::type>::value << endl; //true cout <<is_same<int, decay<int&&>::type>::value << endl; //true,移除引用 cout <<is_same<int, decay<const int&>::type>::value << endl; //true,移除cv和引用 cout <<is_same<int*, decay<int[2]>::type>::value << endl; //true,移除数组顶层维度 cout <<is_same<int(*)(int), decay<int(int)>::type>::value << endl; //true,将函数变为函数指针 Sample<decltype(func)> s(func); s.run(); //void func(); return 0; }
以上是关于第17课 类型萃取_基本的type_traits的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
STL源码剖析——Iterators与Traits编程#5 __type_traits
还搞不懂STL的type_traits？从源码来带你一起分析！！！