c++ - 为什么 std::is_function 导致编译错误？

Question

您好，我正在尝试在 C++11 中实现类似 C++ 概念的功能 (C++14)。这个想法只是为 std::for_each() 算法编写包装函数，我只检查第三个参数是否是一个函数。所以我写了下面的代码，但是我无法按应有的方式编译它。我使用的是 Ubuntu12.04 和 gcc4.8.1。

test_1.cpp

#include<type_traits>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>


void  display(int& val) {
    std::cout <<val<<std::endl;
}

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)  {
        return std::is_function<T>::value; 
}


template<typename T>
void  check_valid_function(T& a)  {
        static_assert(Is_valid_function(a), "Not The Valid Function");
}



template <class InputIterator, class Function>
Function my_for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f) {
/* Concept Like Implementation to just check whether f is function or not */
            check_valid_function(f);
            return for_each(first, last, f) ;
}


void learn_static_assert_and_typetraits(void)
{
        std::vector<int> vec_x{1,2,3,4,5};
        my_for_each(vec_x.begin(), vec_x.end(), display);
    }


int main(int argc, const char* argv[]) {
        learn_static_assert_and_typetraits();
        return 0;
}

我收到以下编译错误，从中可以看出 static_assert() 失败，这是不正确的，因为 display 是有效函数。

编译错误

test_3.cpp: In instantiation of ‘void check_valid_function(T&) [with T = void (*)(int&)]’:test_3.cpp:27:26:   required from ‘Function my_for_each(InputIterator, InputIterator, Function) [with InputIterator = __gnu_cxx::__normal_iterator >; Function = void (*)(int&)]’test_3.cpp:35:50:   required from heretest_3.cpp:19:3: error: static assertion failed: Not The Valid Function   static_assert(Is_valid_function(a), "Not The Valid Function");   ^

---

However if I do the same thing for the other type_traits function, I am getting the following error which is correct and expected.

test_2.cpp

#include<type_traits>

template<typename T>
constexpr   bool Is_floating_point(T& a) {
        return std::is_floating_point<T>::value; 
}


template<typename T>
void  f(T& a)  {
        static_assert(Is_floating_point(a), "Non-Float Type  Data");
}


void learn_static_assert_and_typetraits(void) {
        float y{10.0};
        f(y);
        int x{100};
        f(x);
}


int main(int argc, const char* argv[]) {
        learn_static_assert_and_typetraits();
        return 0;
}

编译器输出

test_2.cpp: In instantiation of ‘void f(T&) [with T = int]’:test_2.cpp:19:6:   required from heretest_2.cpp:11:3: error: static assertion failed: Non-Float Type  Data   static_assert(Is_floating_point(a), "Non-Float Type  Data");   ^

问题

所以，我想了解为什么我的第一个程序没有按预期运行，是我的代码/理解中存在错误还是其他原因。我希望以上数据足以理解我的问题。但是，如果有人需要一些额外的数据，请告诉我。

Answer 1

问题在这里:

template <class InputIterator, class Function>
Function my_for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f)

调用方式:

my_for_each(vec_x.begin(), vec_x.end(), display);

这将(my_for_each 的)Function 推断为函数指针；对于

void  display(int& val)

推导类型是void(*)(int&)。然而，类型特征 std::is_function 检查传递的类型是否是一个函数类型，而不是一个函数指针类型。

---

一种解决方案是删除指针:

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)  {
        return std::is_function<typename std::remove_pointer<T>::type>::value; 
}

但是，正如 clang++ 揭示的那样，这仍然不够:

template<typename T>
void  check_valid_function(T& a)  {
        static_assert(Is_valid_function(a), "Not The Valid Function");
}

a 作为函数参数(即使 check_valid_function 是 constexpr!)不是编译时常量，因此它可能不会出现在常量表达式中(在函数体内)。因此，Is_valid_function(a) 可能不会作为对 static_assert 的检查出现。可以使用类似于 declval 的东西，例如

static_assert(Is_valid_function( declval<T&>() ), "Not The Valid Function");

但不幸的是，declval 不是 constexpr，我不知道如何写一个constexpr版本。因此，您可以传递一个指针:

static_assert(Is_valid_function(static_cast<T*>(nullptr)),
              "Not a valid function");

为此，你需要重写Is_valid_function如下:

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T*)  {
        return std::is_function<typename std::remove_pointer<T>::type>::value; 
}

注意:这里传递的参数是一个指向函数指针的指针，但是参数T*推导出T 成为一个指向一个函数的指针，和以前一样(因此改变了签名)。如果您选择此解决方案，您可能希望在函数名称中反射(reflect)这一点。

---

其他问题:

1. 依靠 ADL 实现标准库算法

   return for_each(first, last, f) ;
   

   据我所知，这依赖于 ADL。但是迭代器(和函数)不需要在命名空间 std 中(即使对于 vector::iterator 等)，所以你不应该依赖 ADL:

   return std::for_each(first, last, f);
   

2. 对不需要修改参数的函数使用非常量引用，例如

   constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)
   

   如果您不需要修改参数，您应该通过值或常量引用传递它，例如

   constexpr   bool  Is_valid_function(T const& a)
   

3. “错误检查”如果此代码仅用于教育目的，则这不是问题。但是，在尝试检查参数是否对标准库算法有效时，检查传递的参数是否为函数类型是“错误检查”。您应该检查 f(*first) 是否格式正确。这允许函数对象并检查参数类型是否“有效”。