C++11中type_traits中的基石 - integral_constant

C++标准库的的编写方法是基于模板元来编程的，既然是用模板，那么就少不了与类型打交道，而C++11标准库中新加入了头文件，这个里面新加入了很多与类型特性有关的模板元，在编译期间这些东西就是利器，非常好用。

而打开头文件，看到的第一个模板类就是integral_constant，这个类是type_traits的基石，基本上type_traits都直接或间接继承自integral_constant，而且，C++标准库中还有很多模板类也是继承了integral_constant，例如std::ratio。

integral_constant的意思是积分常量，这是我Google 回来的意思，其实，这个类就是提供了一个编译期常量。

先来看看源码：

/// integral_constant
template<typename _Tp, _Tp __v>
struct integral_constant
{
    static constexpr _Tp                  value = __v;
    typedef _Tp                           value_type;
    typedef integral_constant<_Tp, __v>   type;
    constexpr operator value_type() const
    {
        return value;
    }
#if __cplusplus > 201103L

#define __cpp_lib_integral_constant_callable 201304

    constexpr value_type operator()() const
    {
        return value;
    }
#endif
};

template<typename _Tp, _Tp __v>
constexpr _Tp integral_constant<_Tp, __v>::value;

可以看到，integral_constant只有一个静态常量表达式变量value，由于是静态变量，因此要在类外声明；

然后就是两个typedef，这是traits的老套路了，喜欢在类中重定义一些类型，说白了就是把别人东西的包一层，然后作为一个中间层告诉用户需要的东西；

接着就是两个操作符重载了。

在C++14中重载了函数运算符，这非常有用，假设现在你需要写一个函数，这个函数返回App的版本号，这个版本号是个常量，不会变(假设啊)，你肯定会这么写：

#define APP_VERSION 20181010L
const char * GetAppVersion() { return APP_VERSION; }

那么在C++14中，你可以这么写：

struct GetAppVersion : public std::integral_constant<unsigned int, APP_VERSION> {};

然后像函数一样调用就行了，auto appVersionString = GetAppVersion()，非常好用。因此，凡是需要返回一些常量的函数都可以这么写。

到这里，源码就分析完了，是不是特别简单，但是，这东西有什么用呢？貌似还没有说清楚。

先来看看三个特别重要的东西：

/// The type used as a compile-time boolean with true value.
typedef integral_constant<bool, true>     true_type;

/// The type used as a compile-time boolean with false value.
typedef integral_constant<bool, false>    false_type;

template<bool __v>
using __bool_constant = integral_constant<bool, __v>;

前两个是不是好熟悉啊，看《STL源码剖析》，SGI有一个__type_traits也有__true_type和__false_type，从前面的两条下划线可以知道，当时的__type_traits只能供内部使用，并不是C++标准规范之中的内容，然后再来看看当时的这两个类型是如何定义的：

struct __true_type {};
struct __false_type {};

把这两个定义和C++11中的两个定义比较一下，你就会发现，C++11的true_type / false_type是多么有血有肉，调用std::true_type::value还可以得到true。

这也是为什么我之前说type_traits中的大部分类都直接或间接继承自integral_constant，你可以继续看看type_traits中其他类，凡是带前缀is_*的类的偏特化或特化都是继承自true_type。例如下面的__is_pointer_helper：

template<typename>
struct __is_pointer_helper : public false_type { };

template<typename _Tp>
struct __is_pointer_helper<_Tp*> : public true_type { };

这种例子在type_traits中比比皆是。

__bool_constant这是一个辅助类型重定义，可以用在模板函数重载中。

integral_constant的另一作用就是用在std::ratio编译器分数类中，这个在另一篇博客会有介绍。

目前解除到的关于integral_constant就这么多，以后有机会再完善。