c++ - 使用SFINAE计算不同元素的大小

Question

简介

我刚刚开始阅读和研究 SFINAE。为了加深我的理解，我开始自己尝试。

因此，我一直想知道一种有用但又简单的方法来使用 SFINAE 强大的技巧，我最终想到了一组函数来计算有多少字节占用给定类型；只要我们处理的是简单类型，解决方案就很简单:

template <typename T> size_t SizeOf(const T &t)
{
    return sizeof(T);
};

这种朴素的近似会得到任何大小:char 为 1，int 可能为 4，希望 char[4] 为 4以及 class PrettyAwesome 或 struct AmazingStuff 的任何内容，包括填充字节。但是，这种类型管理的动态内存呢？

所以我会检查给定类型是否是指针类型，总大小将是指针的大小加上指向内存的大小(如果有的话)。

template <typename T> size_t SizeOf(const T &*t)
{
    size_t Result = sizeof(t);

    if (t)
    {
        Result += sizeof(T);
    }

    return Result;
};

是的，此时似乎根本不需要 SFINAE，但是，让我们考虑一下容器。 SizeOf 容器必须是 sizeof(container_type) 加上它的每个元素的大小的总和，这是 SFINAE 输入的地方:

template <typename T> size_t SizeOf(const T &t)
{
    size_t Result = sizeof(t);

    for (T::const_iterator i = t.begin(); i != t.end(); ++i)
    {
        Result += SizeOf(*i);
    }

    return Result;
};

在上面的代码中，检测 T 类型是否有 const_iterator 是必需的，并且它的容器是一个映射，也需要对对的特化。

问题

最后，问题从这里开始:我尝试了什么，遇到了什么问题？

#include <type_traits>
#include <string>
#include <map>
#include <iostream>
#include <vector>

// Iterable class detector
template <typename T> class is_iterable
{
    template <typename U> static char has_iterator(typename U::const_iterator *);
    template <typename U> static long has_iterator(...);

    public:
    enum
    {
        value = (sizeof(has_iterator<T>(0)) == sizeof(char))
    };
};

// Pair class detector
template <typename T> class is_pair
{
    template <typename U> static char has_first(typename U::first_type *);
    template <typename U> static long has_first(...);
    template <typename U> static char has_second(typename U::second_type *);
    template <typename U> static long has_second(...);

    public:
    enum
    {
        value = (sizeof(has_first<T>(0)) == sizeof(char)) && (sizeof(has_second<T>(0)) == sizeof(char))
    };
};

// Pointer specialization.
template <typename T> typename std::enable_if<std::is_pointer<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    size_t Result = sizeof(aValue);

    if (aValue)
    {
        Result += sizeof(T);
    }

    return Result;
}

// Iterable class specialization.
template <typename T> typename std::enable_if<is_iterable<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    size_t Result = sizeof(aValue);

    for (T::const_iterator I = aValue.begin(); I != aValue.end(); ++I)
    {
        Result += SizeOf(*I);
    }

    return Result;
}

// Pair specialization.
template <typename T> typename std::enable_if<is_pair<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    return SizeOf(aValue.first) + SizeOf(aValue.second);
}

// Array specialization.
template <typename T> typename std::enable_if<std::is_array<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    size_t Result = sizeof(aValue);

    for (T *I = std::begin(aValue); I != std::end(aValue); ++I)
    {
        SizeOf(*I);
    }

    return Result;
}

// Other types.
template <typename T> typename std::enable_if<std::is_pod<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    return sizeof(aValue);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int Int;
    int *IntPtr = &Int;
    int twoints[2] = {0, 0};
    int *twointpointers[2] = {IntPtr};
    std::string SO("StackOverflow");
    std::wstring WSO(L"StackOverflow");
    std::map<std::string, char> m;
    std::vector<float> vf;

    m[SO] = 'a';

    std::cout << "1: " << SizeOf(Int) << '\n';
    // std::cout << "2: " << SizeOf(IntPtr) << '\n';
    // std::cout << "3: " << SizeOf(twoints) << '\n';
    // std::cout << "4: " << SizeOf(twointpointers) << '\n';
    std::cout << "5: " << SizeOf(SO) << '\n';
    std::cout << "6: " << SizeOf(WSO) << '\n';
    std::cout << "7: " << SizeOf(m) << '\n';
    std::cout << "8: " << SizeOf(vf) << '\n';

    return 0;
}

上面的代码产生了这样的输出:

1: 4
5: 45
6: 58
7: 66
8: 20

1. 如果我取消注释带有 2、3 和 4 输出的行，编译器会显示“模棱两可的调用”错误。我真的以为输出 2 将使用 is_pointer 特化，输出 3 和 4 将使用 is_array 特化。好吧，我错了，但我不知道为什么。

2. 我不喜欢获取容器总大小的方式，我认为迭代所有项目并为每个项目调用 SizeOf 是一个不错的选择，但不是对于所有容器，在 std::basic_string 中执行 sizeof(container) + sizeof(container::value_type) * container.size() 会更快，但我无法意识到如何专攻 basic_string。

3. 在一些 blogs articles 中谈论检测类(比如检测 iterable 和 pair 的类)和关于 SFINAE 的网络示例我看到这是创建 true_type 和 false_type typedef 的常见做法，通常定义为 字符 和char[2]；但我发现一些作者使用 char 和 long 作为 true_type 和 false_type。 有谁知道最佳实践还是最标准？

请注意，我不是在寻找诸如为什么你不尝试“这个库”或“这个工具”这样的答案，我的目标是练习和理解 SFINAE，任何线索和建议都是欢迎光临。

Answer 1

1.您应该阅读 C++11 中的 POD 概念。 POD 类型元素的数组或指向 POD 类型元素的指针是 POD 类型 http://en.cppreference.com/w/cpp/concept/PODType

例如下面的代码可以很好地编译 http://liveworkspace.org/code/81627f5acb546c1fb73a69c45f7cf8ec

2.这样的事情可以帮助你

template<typename T>
struct is_string
{
   enum
   {
      value = false
   };
};

template<typename Char, typename Traits, typename Alloc>
struct is_string<std::basic_string<Char, Traits, Alloc>>
{
   enum
   {
      value = true
   };
};

函数

// Iterable class specialization.
template <typename T> typename std::enable_if<is_iterable<T>::value && !is_string<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T &aValue)
{
    size_t Result = sizeof(aValue);

    for (typename T::const_iterator I = aValue.begin(); I != aValue.end(); ++I)
    {
        Result += SizeOf(*I);
    }

    return Result;
}

template <typename T> typename std::enable_if<is_string<T>::value, size_t>::type SizeOf(const T& aValue)
{
   return sizeof(aValue) + sizeof(typename T::value_type) * aValue.length();
}

3. 标准中没有信息，sizeof(long) 永远不应该等于 sizeof(char)，但是 sizeof(char) 不能等于 sizeof(char[2])，所以我认为第二种变体更可取。