c++学习笔记(12)-traits

1、概念

C++ 中的 type traits 是一种模板元编程技术，用于在编译期间判断、查询类型的属性。Type traits 可以帮助程序员在编译时进行类型判断，而不是在运行时判断，避免了程序中的不必要开销，并且可以提供更好的类型安全性。

2、用途

Type traits 提供了许多模板类和变量，用于查询类型的属性和特征，包括以下几个方面：

1. 类型类别：判断类型是否是某个类别，例如 std::is_pointer 用于检查类型 T 是否为指针类型。
2. 空间特性：判断类型的内存布局，比如是否为标准布局类型、是否为平凡类型等。
3. 转换能力：判断类型是否能隐式转换为另一种类型，例如 std::is_convertible 用于判断类型 A 是否能够隐式转换为类型 B。
4. 类型转换：去除或者添加类型修饰符const、volatile、&、*。例如 std::decay 用于去掉 T 所有修饰符：引用、 const、volatile。
5. 获取类型之间的关系：common_type用于计算类型 T1 和类型T2 的公共类型；is_base_of用于判断类型 Base 是否是类型 Derived 的基类。
6. 条件元编程：conditional用于根据类型 C 是否为真，选择返回类型 T1 或 T2；例如 std::enable_if 用于根据条件 B 启用或禁用模板函数或类。

3、例子

以下是一个使用Type Traits的示例：

#include 
#include 

template <typename T>
void printIfIntegral(const T& val)
{
    if (std::is_integral<T>::value) {
        std::cout << "整数类型" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "非整数类型" << std::endl;
    }
}

int main()
{
    printIfIntegral(10);//输出：整数类型
    printIfIntegral(9.8);//输出：非整数类型
    printIfIntegral("hello world");//输出：非整数类型
    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个 printIfIntegral 函数，该函数接受一个参数 val，并使用 std::is_integral 来判断该参数是否为整数类型。

4、原理

下面举几个例子简单介绍一下部分type traits的实现原理。

4.1、is_pointer

以下是std::is_pointer的简单实现：

template<typename T>
struct is_pointer {
    static const bool value = false;
};

template<typename T>
struct is_pointer<T*> {
    static const bool value = true;
};

这个实现通过对不同类型进行特化来判断它们是否为指针类型。如果一个类型与T*匹配，那么value成员变量就被置为true。否则，value保持为默认值false。

4.2、enable_if

std::enable_if是C++标准库中的一个类型特性，当第一个模板参数为false的时候，enable_if<>::type不表示任何类型。以下是std::enable_if的简单实现：

template<bool B, typename T = void>
struct enable_if {};

template<typename T>
struct enable_if<true, T> {
    using type = T;
};

这个实现定义了一个类模板enable_if，它有两个参数：bool B表示条件是否满足，typename T表示返回的类型（默认为void）。如果B为false，则不会定义type成员类型；否则，会定义type成员类型为T。