《C++ Primer Plus 6th.ed》读书笔记之四：简单的type_traits实现及其应用

关于

是C++自2011年标准后添加到STL中的一个头文件，正如其名，它提供了一系列模板类去确定类型的属性，例如：

// 检查传入类型参数是否为void
template<typename _Tp>
struct is_void : public __is_void_helper<typename remove_cv<_Tp>::type>::type
{ };

// 可以这样使用它
#include 
bool _v_flag = std::is_void<int>::value;  	// false
bool _i_flag = std::is_void<void>::value;	// true

更多具体示例见这里，本文以is_void<>为例，简单剖析一下对c++内建类型的实现方法
那么为什么不讲一下对自定义类型的实现呢？因为C++在编译时无法产生太多的元信息，因此无法进行模板替换与展开，这部分代码实现是直接写在编译器源码中的，而我又比较懒，不想去翻gcc的源码……

is_void<>模板展开

首先，is_void<>是一个模板类，只不过这个模板类是由struct定义的——除了成员访问权限默认为public，与class并无二致——它的源码在文章开头已经贴过了，这里再贴一遍：

template<typename _Tp>
struct is_void : public __is_void_helper<typename remove_cv<_Tp>::type>::type
{ };

可以看到，它以公开继承的方式继承了另外一个模板类__is_void_helper，看来这个类模板是我们下一步要找的目标，不过先看一下这个继承中的其他部分再去考虑这个基类的实现
其中remove_cv也是声明在该文件中一个类模板，但是在该文件中仅有声明而无实现，估计也是由编译器实现的吧，它的作用是抹去传入类型的const/volatile属性，例如传入类型参数为const void，那么其类型成员type将被指定为void，这样被继承的基类部分就变成了__is_void_helper::type
下面来看__is_void_helper<>的实现：

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

template<>
struct __is_void_helper<void> : public true_type { }

这里可以看到，根据传入类型的不同，__is_void_helper<>具有两条不同的继承路线——传入void就继承true_type，否则继承false_type，那么下面继续看这两个不同基类的实现：

/// 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;

显然这两个基类是对同一个类型不同参数的类型重定义，那么找到这个intergral_constant至关重要：

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 noexcept { return value; }
}

这个时候就一目了然了，根据is_void<>传入的类型参数不同，最后继承的integral_constant也不同，整个模板的展开过程大致如下图所示：

void

non-void

is_void<>

__is_void_helper< void >

__is_void_helper< typename T >

integral_constant< bool, true >

is_void< void >::value = true

integral_constant< bool, false >

is_void< void >::value = false

新标准中的

在C++14/17中，对该头文件进行了多处修改，其中比较重要的有两处：

1. C++14中，对integral_constant模板添加了operator()的重载：

   constexpr value_type operator() const noexcept { return value; }
   

   这意味着可以将该模板作为函数对象（functional object）传递，也可以用这样的方式获取类型判断的结果：

   bool _v_flag = std::is_void<void>(); // true
   

2. C++17中，添加了一种直接获取integral_constant::value的模板变量，它具有这样的通用命名方式is_type_v<>
   针对上例，可以这样获取类型判断的结果：

   bool _v_flag = std::is_void_v<void>; // true
   

   但是要注意，在目前主流编译器（GCC/MSVC）中默认使用的C++标准似乎是C++14从而导致编译失败，针对GCC可以在编译命令中添加--std=c++17或者--std=c++2a解决这个问题