C++11 模板元编程 - Traits in TLP

---

C++标准库STL中的type_traits文件中，已经有了比较全面的C++ trait组件，可以用来对代码做各种静态反射。

TLP库中补充了如下几个有用的trait工具，这些trait在后面介绍的TLP的sample代码中会用到。

• __is_convertible(T, U)：用于判断类型T是否可以默认转型为U类型；

• __is_both_convertible(T, U)：用于判断类型T和U之间是否可以互相转型；

• __is_base_of(T, U)：用于判断类型T是否是类型U的父类；

• __is_built_in(T)：用于判断类型T是否为C++内置类型；

• __lambda_return(Lambda)：针对一个Lambda表达式类型，计算其返回值类型；

• __lambda_paras(Lambda)：针对一个Lambda表达式类型，计算其参数类型；将所有参数类型放在一个TypeList中返回；

• __lambda_para(Lambda，Index)：针对一个Lambda表达式类型，返回其Index位置的参数的类型。如果没有参数返回NullType；

这些trait工具的实现大多在前面都已经介绍过，除过最后三个关于lambda的。

C++11引入了lambda特性，这是一个非常有用的特性，尤其对于编写框架。现实中我们经常把变化的算法交给客户自定义，然后通过语言提供的技术手段再注入给框架。相比传统使用虚接口做注入，支持lambda会让客户的代码更加简洁和紧凑。在框架中，我们可能会要提取用户注入的lambda表达式的返回值类型或者参数类型。TLP中的__lambda_return()、__lambda_paras()和__lambda_para()就是帮助代码完成这些事情的。它们的实现如下：

// "tlp/traits/LambdaTraits.h"

template
struct LambdaTraits
: LambdaTraits
{
};

template
struct LambdaTraits
{
    using ReturnType = R;
    using ParaTypes = typename TypeList::Result;
};

#define __lambda_return(...)  typename LambdaTraits<__VA_ARGS__>::ReturnType

#define __lambda_paras(...)   typename  LambdaTraits<__VA_ARGS__>::ParaTypes

#define __lambda_para(lambda, index) __at(__lambda_paras(lambda), __int(index))

如上，我们主要靠模板特化的模式匹配特性来萃取出我们想要的类型信息的:template struct LambdaTraits。我们把返回值类型保存在ReturnType，而把所有的参数类型保存在一个TypeList中：using ParaTypes = typename TypeList::Result。

可以如下测试这些lambda traits：

TEST("calculate the return type and parameter types of a lambda")
{
    template
    void testLambdaTraits(const T&)
    {
        ASSERT_EQ(__lambda_return(T), int);
        ASSERT_EQ(__lambda_paras(T), __type_list(const int*, char));
        ASSERT_EQ(__lambda_para(T, 0), const int*);
        ASSERT_EQ(__lambda_para(T, 1), char);
        ASSERT_EQ(__lambda_para(T, 2), __null());
    }

    void run()
    {
        testLambdaTraits([](const int* x, char y){ return *x + y; });
    }
}；

上面我们对lambda表达式[](const int* x, char y){ return *x + y; }进行了萃取，判断其返回类型是int，参数类型分别是const int *和char。

上面的测试中，之所以要定义testLambdaTraits函数，主要是为了从lambda表达式对象中提取出它的类型，然后再传给__lambda_return()等。这种通过函数模板来对具体对象或变量进行推导以获取其类型的手段，在C++11之前是一种常用技巧。由于C++11引入了decltype关键字，所以以后都不用再这么绕了！我们重新实现测试用例如下：

TEST("calculate the return type and parameter types of a lambda")
{
    void run()
    {
        auto f = [](const int* x, char y){ return *x + y; };
        using Lambda = decltype(f);

        ASSERT_EQ(__lambda_return(Lambda), int);
        ASSERT_EQ(__lambda_paras(Lambda), __type_list(const int*, char));
        ASSERT_EQ(__lambda_para(Lambda, 0), const int*);
        ASSERT_EQ(__lambda_para(Lambda, 1), char);
        ASSERT_EQ(__lambda_para(Lambda, 2), __null());
    }
};

之所以还需要run()方法，是因为TEST本质上是一个类，而auto f不能是定义为类的成员的，但是可以定义到函数里面。

关于TLP中的trait就介绍到这里，更多的关于trait的应用在后面的还会专门介绍。

---

Test in TLP

返回 C++11模板元编程 - 目录