C++11的模板类型判断——std::is_same和std::decay

                                            C++11的模板类型判断——std::is_same和std::decay

问题提出：有一个模板函数，函数在处理int型和double型时需要进行特殊的处理，那么怎么在编译期知道传入的参数的数据类型是int型还是double型呢？ 
如：

 

#include
template
void typeCheck(TYPE data)
{
    //do something check data type
    //std::cout<< out put the type
}1234567

这里就需要用到C++11的type_traits头文件了，type_traits头文件定义了很多类型检查相关的方法，上面的例子具体用到了其中两个结构：

 

std::is_same 判断类型是否一致

位于头文件中

这个结构体作用很简单，就是两个一样的类型会返回true

 

bool isInt = std::is_same::value; //为true1

下面是官方的例子：

 

#include
#include
#include

void print_separator()
{
    std::cout << "-----\n";
}

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;

    std::cout << std::is_same::value << '\n';   // true
    std::cout << std::is_same::value << '\n';   // false
    std::cout << std::is_same::value << '\n'; // false

    print_separator();

    std::cout << std::is_same::value << "\n";          // true
    std::cout << std::is_same::value << "\n"; // false
    std::cout << std::is_same::value << "\n";   // true

    print_separator();

    // unlike other types 'char' is not 'unsigned' and not 'signed'
    std::cout << std::is_same::value << "\n";          // true
    std::cout << std::is_same::value << "\n"; // false
    std::cout << std::is_same::value << "\n";   // false
}123456789101112131415161718192021222324252627282930

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。

  这里说个题外话，大家是否通过std::is_same发现，char既不是unsigned char也不是signed char，char就是char，这和int是signed int的缩写是不一样的，char的表达范围可能等同于signed char，也可能等同于unsigned char，取决于编译器，一般是等同于signed char，但这个仅仅是范围等同，就像32位上int和long范围是一样的，但不是同一个类型。
  
  因为用途不同，char用于表达字符，理论上不应该关心其正负的实现，而signed char 和 unsigned char 用于表达数值，或可移植的char。

回到正文，std::is_same可以判断两种类似是否一样，那么用在模板里就是利器了，本位一开始提到的那个问题就可以这样写：

 

#include
template
typeCheck(TYPE data)
{
    if(std::is_same::value)
    {
        std::cout<<"int type";
        //do something int 
    }
    else
    {
        //.........
    }
}1234567891011121314

视乎很美好，再看一个示例：

 

// is_same example
#include
#include
#include

typedef int integer_type;
struct A { int x,y; };
struct B { int x,y; };
typedef A C;

int main() {
      std::cout << std::boolalpha;
      std::cout << "is_same:" << std::endl;
      std::cout << "int, const int: " << std::is_same::value << std::endl;//false
      std::cout << "int, int&: " << std::is_same::value << std::endl;//false
      std::cout << "int, const int&: " << std::is_same::value << std::endl;//false
      std::cout << "int, integer_type: " << std::is_same::value << std::endl;//true
      std::cout << "A, B: " << std::is_same::value << std::endl;//false
      std::cout << "A, C: " << std::is_same::value << std::endl;//true
      std::cout << "signed char, std::int8_t: " << std::is_same::value << std::endl;//true
      return 0;
}12345678910111213141516171819202122

输出：

 

is_same:
int, const int: false
int, int&: false
int, const int&: false
int, integer_type: true
A, B: false
A, C: true
signed char, std::int8_t: true12345678

发现std::is_same的判断是很严格的 
但是有时候在编辑模板的时候又发现用std::is_same的判断太过严格，还是之前的例子：

 

#include
#include
#include

template
void typeCheck(TYPE data);

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int a = 1;
    const int& b = a;
    int& c = a;
    int d[12];
    const int& e = d[7];
    typeCheck(a);//int type
    typeCheck(b);//int type
    typeCheck(c);//int type
    typeCheck(d[7]);//int type
    typeCheck(e);//int type
    typeCheck(8);//int type
    system("pause");
    return 0;
}

template
void typeCheck(TYPE data)
{
    if(std::is_same::value)
    {
        std::cout<<"int type"<     }
    else if(std::is_same::value)
    {
        std::cout<<"string type"<     }
    else
    {
        std::cout<<"other type";
    }
}1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041

输出：

 

int type
int type
int type
int type
int type
int type123456

测试后发现，虽然变量b,c使用引用，但std::is_same还是能识别出来的，但是！！ 
如果我显示的指定模板参数类型时情况有不一样了：

 

#include
#include
#include

template
void typeCheck(TYPE data);

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int a = 1;
    const int& b = a;
    int& c = a;
    int d[12];

    typeCheck(a);        //int type
    typeCheck(b);//other type
    typeCheck(c);        //other type
    typeCheck(d[7]);//other type
    typeCheck(8);                //int type
    system("pause");
    return 0;
}

template
void typeCheck(TYPE data)
{
    if(std::is_same::value)
    {
        std::cout<<"int type"<     }
    else if(std::is_same::value)
    {
        std::cout<<"string type"<     }
    else
    {
        std::cout<<"other type";
    }
}123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839

输出：

 

int type
other type
other type
other type
int type12345

瞬间结果就不一样了，这很好了解，从上面可知道，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::type U;
public:
    typedef typename std::conditional< 
        std::is_array::value,
        typename std::remove_extent::type*,
        typename std::conditional< 
            std::is_function::value,
            typename std::add_pointer::type,
            typename std::remove_cv::type
        >::type
    >::type type;
};123456789101112131415

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 
上面的例子改为：

 

#include "stdafx.h"
#include

#include
#include

template
void typeCheck(TYPE data);

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int a = 1;
    const int& b = a;
    int& c = a;
    int d[12];

    typeCheck(a);//int type
    typeCheck(b);//int type
    typeCheck(c);//int type
    typeCheck(d[7]);//int type
    typeCheck(8);//int type
    system("pause");
    return 0;
}

template
void typeCheck(TYPE data)
{
    if(std::is_same::type,int>::value)
    {
        std::cout<<"int type"<     }
    else
    {
        std::cout<<"other type"<     }
}1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738

在cppref有个更加详细的例子：

 

#include
#include

template
struct decay_equiv : 
    std::is_same::type, U>::type 
{};

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha
              << decay_equiv::value << '\n'
              << decay_equiv::value << '\n'
              << decay_equiv::value << '\n'
              << decay_equiv::value << '\n'
              << decay_equiv::value << '\n'
              << decay_equiv::value << '\n';
}123456789101112131415161718

输出:

 

true
true
true
true
true
true123456

 

总结：

在模板里可以通过std::is_same判断模板的类型，从而实现对不同类型的区别对待
在堆类型要求不是非常严格的情况下，可以使用std::decay把类型退化为基本形态，结合std::is_same用，可以判断出更多的情况
                                    
 
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