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C++11的模板類型判斷:std::is_same和std::decay

編輯:關於C++

問題提出:有一個模板函數,函數在處理int型和double型時需要進行特殊的處理,那麼怎麼在編譯期知道傳入的參數的數據類型是int型還是double型呢?

如:

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

這裡就需要用到C++11的type_traits頭文件了,type_traits頭文件定義了很多類型檢查相關的方法,上面的例子具體用到了其中兩個結構:

std::is_same 判斷類型是否一致

位於頭文件

這個結構體作用很簡單,就是兩個一樣的類型會返回true

bool isInt = std::is_same::value; //為true

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
}

通過std::is_same即可判斷兩個類型是否一樣,特別在模板裡面,在不清楚模板的參數時,此功能可以對一些特定的參數類型進行特殊的處理。

這裡說個題外話,大家是否通過std::is_same發現,char既不是unsigned char也不是signed char,char就是char,這和int是signed int的縮寫是不一樣的,char的表達范圍可能等同於signed char,也可能等同於unsigned char,取決於編譯器,一般是等同於signed char,但這個僅僅是范圍等同,就像32位上int和long范圍是一樣的,但不是同一個類型。

因為用途不同,char用於表達字符,理論上不應該關心其正負的實現,而signed char 和 unsigned char 用於表達數值,或可移植的char。

回到正文,std::is_same可以判斷兩種類似是否一樣,那麼用在模板裡就是利器了,本位一開始提到的那個問題就可以這樣寫:

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

視乎很美好,再看一個示例:

// 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;
}

輸出:

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: true

發現std::is_same的判斷是很嚴格的
但是有時候在編輯模板的時候又發現用std::is_same的判斷太過嚴格,還是之前的例子:

#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"<::value)
    {
        std::cout<<"string type"<

輸出:

int type
int type
int type
int type
int type
int type

測試後發現,雖然變量b,c使用引用,但std::is_same還是能識別出來的,但是!!
如果我顯示的指定模板參數類型時情況有不一樣了:

#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"<::value)
    {
        std::cout<<"string type"<

輸出:

int type
other type
other type
other type
int type

瞬間結果就不一樣了,這很好了解,從上面可知道,std::is_same對int和const int\int &\const int&等都是區別對待的,但在寫模板函數時,經常會強制指定常引用進行傳參,以免進行數據拷貝,這時候is_same就做出了不相等的判斷,但是有時候其實我們還是希望TYPE和const TYPE& 是能認為是一樣的,這時就需要std::decay進行退化處理

std::decay 退化類型的修飾

std::decay就是對一個類型進行退化處理,他的實現如下:

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;
};

看著比較抽象,其實就是把各種引用啊什麼的修飾去掉,把cosnt int&退化為int,這樣就能通過std::is_same正確識別出加了引用的類型了
上面的例子改為:

#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"<

在cppref有個更加詳細的例子:

#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';
}

輸出:

true
true
true
true
true
true

總結:

在模板裡可以通過std::is_same判斷模板的類型,從而實現對不同類型的區別對待 在堆類型要求不是非常嚴格的情況下,可以使用std::decay把類型退化為基本形態,結合std::is_same用,可以判斷出更多的情況
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