c++ - 成对和元组计算嵌套类型

Question

我需要计算嵌套对和元组中的类型，并想出了这个片段。但是，如果我使用 gcc 的 declval()，则会出现以下错误:

/usr/include/c++/5.3.0/type_traits:2204:7: 错误:静态断言失败:不得使用 declval()! static_assert(__declval_protector<_Tp>::__stop,

struct swallow
{
  template <typename ...T>
  explicit swallow(T&& ...) noexcept
  {
  }
};

template <typename C>
constexpr inline decltype(auto) declval() noexcept
{
  return ::std::move(*static_cast<C*>(nullptr));
}

template <typename T>
constexpr inline auto count_types(T const&) noexcept
{
  return 1;
}

template <typename ...A>
constexpr inline auto count_types(::std::pair<A...> const&) noexcept
{
  int r{};

  swallow{(r += count_types(declval<A>()))...};

  return r;
}

template <typename ...A>
constexpr inline auto count_types(::std::tuple<A...> const&) noexcept
{
  int r{};

  swallow{(r += count_types(declval<A>()))...};

  return r;
}

int main()
{
  ::std::cout << count_types(declval<::std::tuple<int, int, ::std::pair<int, ::std::pair<int, int>>>>());
  return 0;
}

我的问题是为什么以及为什么我的 declval 实现可以正常工作，而 gcc 的却不能？接下来我将尝试使用元模板编程来解决这个问题。

编辑:这是一个修复程序，可以同时使用 gcc 和 clang 进行编译:

struct swallow
{
  template <typename ...T>
  constexpr explicit swallow(T&& ...) noexcept
  {
  }
};

template <typename C>
constexpr inline decltype(auto) declval() noexcept
{
  return static_cast<typename std::remove_reference<C>::type&&>(*static_cast<C*>(nullptr));
}

template <typename T>
constexpr inline auto count_types(T const&) noexcept
{
  return 1;
}

template <typename ...A>
constexpr inline auto count_types(::std::pair<A...> const&) noexcept
{
  int r{};

  swallow{(r += count_types(declval<A>()))...};

  return r;
}

template <typename ...A>
constexpr inline auto count_types(::std::tuple<A...> const&) noexcept
{
  int r{};

  swallow{(r += count_types(declval<A>()))...};

  return r;
}

int main()
{
  ::std::cout << ::std::integral_constant<int, count_types(declval<::std::tuple<int, int, ::std::pair<int, ::std::pair<int, int>>>>())>{};
  return 0;
}

Answer 1

std::declval专门用于编译时逻辑。它被定义为，来自 [declval]:

template <class T>
add_rvalue_reference_t<T> declval() noexcept; // as unevaluated operand

该函数没有主体。它只是为了给你一个类型。你不能用它做运行时操作。这不是它的目的。

您对 declval 的实现涉及在运行时显式取消引用空指针。那只是对什么的误解declval是为了以及如何使用它。此外，您对 declval 的实现不支持左值引用(例如，我可以 std::declval<Foo&>() 给我一个左值引用，your_declval<Foo&>() 格式错误，因为您正在获取指向引用的指针)。

---

写这样的东西的方法是基于类型。您仍然可以编写一个接受 std::tuple<A...> 的函数。并返回嵌套类型的数量——只是不能是运行时操作，它应该将该结果编码为一个类型。也就是说，我们从:

struct adl_tag {};

template <class T>
inline auto count_types_impl(adl_tag, T const&)
    -> std::integral_constant<int, 1>;

template <class T>
using count_types = decltype(count_types_impl(adl_tag{}, std::declval<T>()));

然后为 count_types_impl() 添加其他重载对于我们希望支持的其他类型。 adl_tag在那里所以我们可以找到我们需要的所有重载。使用折叠表达式使这个答案更短，然后我们可以添加:

template <class... A>
inline auto count_types_impl(adl_tag , std::tuple<A...> const&)
    -> std::integral_constant<int, (count_types<A>::value + ...)>;

template <class A, class B>
inline auto count_types_impl(adl_tag , std::pair<A,B> const&)
    -> std::integral_constant<int, (count_types<A>::value + count_types<B>::value)>;

这样:

std::cout << count_types<std::tuple<int, std::pair<int,int>>>::value; // prints 3

请注意，在任何时候都不会评估任何内容。这些函数甚至都没有函数体!