Я хочу больше углубиться в метапрограммирование шаблонов. Я знаю, что SFINAE означает «отказ замены не является ошибкой». Но может ли кто-нибудь показать мне хорошее применение SFINAE?
Я хочу больше углубиться в метапрограммирование шаблонов. Я знаю, что SFINAE означает «отказ замены не является ошибкой». Но может ли кто-нибудь показать мне хорошее применение SFINAE?
Ответы:
Вот один пример ( отсюда ):
template<typename T>
class IsClassT {
private:
typedef char One;
typedef struct { char a[2]; } Two;
template<typename C> static One test(int C::*);
// Will be chosen if T is anything except a class.
template<typename C> static Two test(...);
public:
enum { Yes = sizeof(IsClassT<T>::test<T>(0)) == 1 };
enum { No = !Yes };
};
Когда IsClassT<int>::Yes
вычисляется, 0 не может быть преобразован в, int int::*
потому что int не является классом, поэтому у него не может быть указателя на член. Если SFINAE не существует, вы получите ошибку компилятора, что-то вроде «0 не может быть преобразован в указатель на член для неклассового типа int». Вместо этого он просто использует ...
форму, которая возвращает Two, и, таким образом, возвращает false, int не является типом класса.
...
, а скорее то int C::*
, чего я никогда не видел, и мне пришлось поискать. Нашел ответ о том, что это такое и для чего его можно использовать здесь: stackoverflow.com/questions/670734/…
Мне нравится использовать SFINAE
для проверки логических условий.
template<int I> void div(char(*)[I % 2 == 0] = 0) {
/* this is taken when I is even */
}
template<int I> void div(char(*)[I % 2 == 1] = 0) {
/* this is taken when I is odd */
}
Это может быть весьма полезно. Например, я использовал его, чтобы проверить, не превышает ли список инициализаторов, собранный с использованием запятой оператора, фиксированный размер.
template<int N>
struct Vector {
template<int M>
Vector(MyInitList<M> const& i, char(*)[M <= N] = 0) { /* ... */ }
}
Список принимается, только если M меньше N, что означает, что в списке инициализатора не слишком много элементов.
Синтаксис char(*)[C]
означает: указатель на массив с типом элемента char и размером C
. Если C
false (здесь 0), то мы получаем недопустимый тип char(*)[0]
, указатель на массив нулевого размера: SFINAE делает так, что тогда шаблон будет проигнорирован.
Выражается так boost::enable_if
, это выглядит так
template<int N>
struct Vector {
template<int M>
Vector(MyInitList<M> const& i,
typename enable_if_c<(M <= N)>::type* = 0) { /* ... */ }
}
На практике я часто считаю полезной способность проверять условия.
M <= N ? 1 : -1
сработает.
int foo[0]
. Я не удивлен, что он поддерживается, поскольку он позволяет использовать очень полезный трюк с «структурой, заканчивающейся массивом нулевой длины» ( gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Zero-Length.html ).
error C2466: cannot allocate an array of constant size 0
В C ++ 11 тесты SFINAE стали намного красивее. Вот несколько примеров распространенного использования:
Выберите перегрузку функции в зависимости от свойств
template<typename T>
std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value> f(T t){
//integral version
}
template<typename T>
std::enable_if_t<std::is_floating_point<T>::value> f(T t){
//floating point version
}
Используя так называемую идиому приемника типа, вы можете выполнять довольно произвольные тесты для типа, например, проверять, есть ли у него член и принадлежит ли этот член определенному типу.
//this goes in some header so you can use it everywhere
template<typename T>
struct TypeSink{
using Type = void;
};
template<typename T>
using TypeSinkT = typename TypeSink<T>::Type;
//use case
template<typename T, typename=void>
struct HasBarOfTypeInt : std::false_type{};
template<typename T>
struct HasBarOfTypeInt<T, TypeSinkT<decltype(std::declval<T&>().*(&T::bar))>> :
std::is_same<typename std::decay<decltype(std::declval<T&>().*(&T::bar))>::type,int>{};
struct S{
int bar;
};
struct K{
};
template<typename T, typename = TypeSinkT<decltype(&T::bar)>>
void print(T){
std::cout << "has bar" << std::endl;
}
void print(...){
std::cout << "no bar" << std::endl;
}
int main(){
print(S{});
print(K{});
std::cout << "bar is int: " << HasBarOfTypeInt<S>::value << std::endl;
}
Вот живой пример: http://ideone.com/dHhyHE Я также недавно написал целый раздел о SFINAE и отправке тегов в своем блоге (бесстыдный плагин, но актуально) http://metaporky.blogspot.de/2014/08/ часть-7-статическому Ударно-function.html
Обратите внимание, что в C ++ 14 есть std :: void_t, который по сути совпадает с моим TypeSink здесь.
TypeSinkT<decltype(std::declval<T&>().*(&T::bar))>
в одном месте, а затем TypeSinkT<decltype(&T::bar)>
в другом? Также &
необходимо в std::declval<T&>
?
TypeSink
, C ++ 17 есть std::void_t
:)
Библиотека enable_if Boost предлагает приятный чистый интерфейс для использования SFINAE. Один из моих любимых примеров использования - в библиотеке Boost.Iterator . SFINAE используется для включения преобразования типов итератора.
C ++ 17, вероятно, предоставит универсальные средства для запроса функций. Подробности см. В N4502 , но в качестве самостоятельного примера рассмотрим следующее.
Эта часть является постоянной, поместите ее в заголовок.
// See http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/n4502.pdf.
template <typename...>
using void_t = void;
// Primary template handles all types not supporting the operation.
template <typename, template <typename> class, typename = void_t<>>
struct detect : std::false_type {};
// Specialization recognizes/validates only types supporting the archetype.
template <typename T, template <typename> class Op>
struct detect<T, Op, void_t<Op<T>>> : std::true_type {};
Следующий пример, взятый из N4502 , показывает использование:
// Archetypal expression for assignment operation.
template <typename T>
using assign_t = decltype(std::declval<T&>() = std::declval<T const &>())
// Trait corresponding to that archetype.
template <typename T>
using is_assignable = detect<T, assign_t>;
По сравнению с другими реализациями эта довольно проста: достаточно ограниченного набора инструментов ( void_t
и detect
). Кроме того, сообщалось (см. N4502 ), что он заметно более эффективен (время компиляции и потребление памяти компилятора), чем предыдущие подходы.
Вот живой пример , который включает настройки переносимости для GCC до 5.1.
Вот еще один ( в конце) SFINAE пример, основанный на Грег Роджерс «S ответ :
template<typename T>
class IsClassT {
template<typename C> static bool test(int C::*) {return true;}
template<typename C> static bool test(...) {return false;}
public:
static bool value;
};
template<typename T>
bool IsClassT<T>::value=IsClassT<T>::test<T>(0);
Таким образом, вы можете проверить value
значение, чтобы узнать, T
класс или нет:
int main(void) {
std::cout << IsClassT<std::string>::value << std::endl; // true
std::cout << IsClassT<int>::value << std::endl; // false
return 0;
}
int C::*
в вашем ответе? Как может C::*
быть имя параметра?
int C::*
- это тип указателя на int
переменную-член C
.
Вот одна хорошая статья SFINAE: Введение в концепцию SFINAE в C ++: самоанализ члена класса во время компиляции .
Резюмируйте это следующим образом:
/*
The compiler will try this overload since it's less generic than the variadic.
T will be replace by int which gives us void f(const int& t, int::iterator* b = nullptr);
int doesn't have an iterator sub-type, but the compiler doesn't throw a bunch of errors.
It simply tries the next overload.
*/
template <typename T> void f(const T& t, typename T::iterator* it = nullptr) { }
// The sink-hole.
void f(...) { }
f(1); // Calls void f(...) { }
template<bool B, class T = void> // Default template version.
struct enable_if {}; // This struct doesn't define "type" and the substitution will fail if you try to access it.
template<class T> // A specialisation used if the expression is true.
struct enable_if<true, T> { typedef T type; }; // This struct do have a "type" and won't fail on access.
template <class T> typename enable_if<hasSerialize<T>::value, std::string>::type serialize(const T& obj)
{
return obj.serialize();
}
template <class T> typename enable_if<!hasSerialize<T>::value, std::string>::type serialize(const T& obj)
{
return to_string(obj);
}
declval
- это утилита, которая дает вам «ложную ссылку» на объект типа, который нелегко построить. declval
действительно удобен для наших конструкций SFINAE.
struct Default {
int foo() const {return 1;}
};
struct NonDefault {
NonDefault(const NonDefault&) {}
int foo() const {return 1;}
};
int main()
{
decltype(Default().foo()) n1 = 1; // int n1
// decltype(NonDefault().foo()) n2 = n1; // error: no default constructor
decltype(std::declval<NonDefault>().foo()) n2 = n1; // int n2
std::cout << "n2 = " << n2 << '\n';
}
Здесь я использую перегрузку функции шаблона (не непосредственно SFINAE), чтобы определить, является ли указатель указателем на функцию или класс-член: ( Можно ли исправить указатели функций-членов iostream cout / cerr, которые печатаются как 1 или true? )
#include<iostream>
template<typename Return, typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Return(*pointer)(Args...)) {
return true;
}
template<typename Return, typename ClassType, typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Return(ClassType::*pointer)(Args...)) {
return true;
}
template<typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Args...) {
return false;
}
struct test_debugger { void var() {} };
void fun_void_void(){};
void fun_void_double(double d){};
double fun_double_double(double d){return d;}
int main(void) {
int* var;
std::cout << std::boolalpha;
std::cout << "0. " << is_function_pointer(var) << std::endl;
std::cout << "1. " << is_function_pointer(fun_void_void) << std::endl;
std::cout << "2. " << is_function_pointer(fun_void_double) << std::endl;
std::cout << "3. " << is_function_pointer(fun_double_double) << std::endl;
std::cout << "4. " << is_function_pointer(&test_debugger::var) << std::endl;
return 0;
}
Печать
0. false
1. true
2. true
3. true
4. true
Как и есть код, он может (в зависимости от «хорошей» воли компилятора) генерировать вызов функции во время выполнения, которая вернет истину или ложь. Если вы хотите принудительно is_function_pointer(var)
вычислить тип компиляции (во время выполнения не выполняются вызовы функций), вы можете использовать constexpr
трюк с переменной:
constexpr bool ispointer = is_function_pointer(var);
std::cout << "ispointer " << ispointer << std::endl;
Согласно стандарту C ++, все constexpr
переменные гарантированно оцениваются во время компиляции ( вычисление длины строки C во время компиляции. Это действительно constexpr? ).
В следующем коде используется SFINAE, чтобы компилятор мог выбрать перегрузку в зависимости от того, имеет ли тип определенный метод или нет:
#include <iostream>
template<typename T>
void do_something(const T& value, decltype(value.get_int()) = 0) {
std::cout << "Int: " << value.get_int() << std::endl;
}
template<typename T>
void do_something(const T& value, decltype(value.get_float()) = 0) {
std::cout << "Float: " << value.get_float() << std::endl;
}
struct FloatItem {
float get_float() const {
return 1.0f;
}
};
struct IntItem {
int get_int() const {
return -1;
}
};
struct UniversalItem : public IntItem, public FloatItem {};
int main() {
do_something(FloatItem{});
do_something(IntItem{});
// the following fails because template substitution
// leads to ambiguity
// do_something(UniversalItem{});
return 0;
}
Вывод:
Поплавок: 1 Интеллект: -1