c++ - std::is_same - 从 integral_constant 继承函数的用例

Question

查看 std::is_same 的实现我们可以看到一些内部函数(继承自 integral_constant )。为了方便起见，让我复制 g++ 代码:

  template<typename _Tp, _Tp __v>
  struct integral_constant {
      static constexpr _Tp                value = __v;
      typedef _Tp                         value_type;
      typedef integral_constant<_Tp, __v> type;
      constexpr operator value_type()   const noexcept { return value; }
      constexpr value_type operator()() const noexcept { return value; }
  };

  template<typename, typename>
  struct is_same : public integral_constant<bool, false> { };

  template<typename _Tp>
  struct is_same<_Tp, _Tp> : public integral_constant<bool, true> { };

这为我们提供了几个使用方法的选项:

  bool a1 = is_same<int, int>{};               // instantiate & then cast implicitly
  bool a2 = is_same<int, int>();               // instantiate & then cast implicitly
  bool a3 = is_same<int, int>::value;          // use static member
  bool a4 = is_same<int, int>{}();             // instantiate & then use operator() 
  bool a5 = is_same<int, int>{}.operator()();  // instantiate & then use operator()

我想知道这些额外功能有哪些用例，为什么会这样？像

这样的简短实现

  template<class, class> constexpr bool is_same = false;
  template<class T> constexpr bool is_same<T,T> = true;

还不够吗？然后我们可以写bool a = is_same<int,int>没有{}或 ()或 ::value .

任何想法表示赞赏。

Answer 1

这个问题的答案在很大程度上是历史性的。类型特征早于变量模板十年，因此您提出的选项是不合时宜的。出于可用性原因，其余部分是零碎添加的。

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std::integral_constant 早在 2003 年就通过 N1424 引入了.所以这是非常古老的技术，C++03 技术。当时，它看起来像这样:

template <class T, T v> 
struct integral_constant
{
   static  const T                value = v;
   typedef T                      value_type;
   typedef integral_constant<T,v> type;
};

您没有看到任何其他成员函数，请注意 value 也只是 static const，而不是 static constexpr。毕竟还没有constexpr。

许多年后，在 C++0x 的开发过程中，出现了一个库问题(LWG1019)，考虑到 constexpr 的新添加，将其扩展为:

template <class T, T v>
struct integral_constant {
  static constexpr T value = v;
  typedef T value_type;
  typedef integral_constant<T,v> type;
  constexpr operator value_type() { return value; }
};

此问题由 N2976 解决.

转换函数的动机是它允许您使用类型为 integral_constant 的对象作为这些值。对于某些风格的元编程，如果你有一个函数直接返回，比如说 true_type，你可以直接使用它:

std::true_type foo();    
if (foo()) { ... }

而不是必须编写 if (foo().value) 或其他奇怪的东西。但是，对于非 bool 常量，给定对象获取值的唯一方法是访问value成员或进行显式转换(后者这需要您知道类型):

constant.value
static_cast<???>(constant)

导致N3545 ，在 2013 年，添加了调用运算符，允许您编写 constant() 来拉回值。最后这个加法真的有用吗？我不知道。

值得注意的是，所有这些早于 变量模板 - 其第一次修订是 N3615 .您建议让 is_same 只是一个变量 bool 模板的选项直到后来才成为一个选项。即使使用变量模板，拥有不同的类型也很方便，所以我不确定即使可能的话我们是否会走那条路。回想起来很难说。