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C++新经典模板与泛型编程:SFINAE特性的信息萃取

用成员函数重载实现is_default_constructible

首先介绍一个C++标准库提供的可变参类模板std::is_default_constructible。这个类模板的主要功能是判断一个类的对象是否能被默认构造(所谓默认构造,就是构造一个类对象时,不需要给该类的构造函数传递任何参数)。例如,有一个类A和一个类B,代码如下。

#include "killCmake.h"#include<string>
using namespace std;class A {
};class B
{
public:B(int tmpval) {}
};int main()
{A a_obj;// E0291: 类 "B" 不存在默认构造函数B b_obj;// 要构造类B对象,必须给类B的构造函数提供一个参数B b_obj(1);return 0;
}

现在,可以使用std::is_default_constructible判断类A和类B对象是否能被默认构造(该类没有构造函数或有一个不带参数的构造函数)。在main()主函数中添加代码:

#include "killCmake.h"#include<string>using namespace std;class A {
};class B
{
public:B(int tmpval) {}
};int main()
{std::cout << std::is_default_constructible<int>::value << std::endl;std::cout << std::is_default_constructible<double>::value << std::endl;std::cout << std::is_default_constructible<A>::value << std::endl;std::cout << std::is_default_constructible<B>::value << std::endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

  • 从结果中可以看到,int、double等基本类型(内部类型)对象以及类A对象都是可以默认构造的(结果为1),而类B对象因为其构造函数带一个形参(该形参没有默认值),所以无法默认构造。

  • 在明白了std::is_default_constructible的功能后,现在就来深入了解一下它的实现源码。

  • 如果让你来实现一个与std::is_default_constructible同样的功能,借此看一看如何使用SFINAE特性萃取一些重要信息(这里要萃取的信息是判断某个类是否“没有构造函数或有一个不带参数的构造函数”,满足这个条件的类就能够默认构造)。IsDefConstructible类模板的代码如下。

template<typename T>
class IsDefConstructible
{
private:template<typename  = decltype(T())>static std::true_type test(void*);template<typename = int>static std::false_type test(...);public:static constexpr bool value = IsSameType<decltype(test(nullptr)), std::true_type>::value;
};
  • (1)有两个同名的静态成员函数模板test()。注意观察,第1个test()的返回类型是std::true_type,而第2个test()的返回类型是std::false_type。第1个test()的形参是void*,而第2个test()的形参是3个点(…),这个形参读者应该不陌生,是C语言中的省略号形参,代表它可以接受0到任意多个实参。
    尤其要注意第1个和第2个test()的模板参数,都有默认值,第1个test()的模板默认值比较关键(decltype(T())),要重点留意。两个test()都只有声明而没有实现体,因为做类型推断一类事物(一般涉及decltype)的时候往往不需要具体的实现。
  • (2)对于这两个test()静态成员函数(重载函数),调用的时候,编译器会优先选择有具体形参的test()版本,只有该test()版本不匹配时才会选择带省略号形参的test()版本(带省略号的形参具有最低的匹配优先级)。换句话说,优先匹配第1个test()版本,只有第1个test()版本不匹配时,才会去匹配第2个test()版本。
  • (3)最关键的是静态成员变量value的取值,value的最终取值是一个布尔值true(1)或false(0)。如果value最终取值为1,就表示通过模板参数传递给IsDefConstructible的类对象能默认构造,如果value最终取值为0,就表示通过模板参数传递给IsDefConstructible的类对象不能默认构造。
  • 看一看value的最终取值是经过怎样的计算得到的,也就是重点分析下面这行代码:
IsSameType< decltype(test(nullptr)), std::true_type>::value;
  • 上面这行代码用前面讲过的IsSameType<…>::value判断decltype(test(nullptr))和std::true_type这两个类型是否相等,如果相等就返回true,否则返回false。
  • 重点就是代码段decltype(test(nullptr)),这段代码利用decltype判断test()函数的返回类型:如果传递给IsDefConstructible的类型T支持默认构造,那么显然编译器会选择第1个test()并通过decltype推导出返回类型为std::true_type,从而使IsSameType<…>::value返回true;如果传递给IsDefConstructible的类型T不支持默认构造,那么第1个test()就不会成立(因其类型模板参数的默认值不支持类型T的默认构造导致decltype(T())的写法根本就不成立),根据SFINAE特性,编译器会选择第2个test(),然后通过decltype推导出返回类型为std::false_type,从而使IsSameType<…>::value返回false。
  • 以上就是IsDefConstructible类模板的实现细节。现在,可以对main()主函数的代码行进行修改,测试IsDefConstructible类模板能否正常工作。
http://www.lryc.cn/news/254655.html

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