第19课 类型萃取（3）_类型选择的traits

1. std::conditional

（1）原型：template <bool Cond, class T, class F> struct conditional;

//根据条件获取T或F类型
template<bool Cond, class T, class F> //泛化
struct conditional { typedef T type; };

template<class T, class F>  //偏特化
struct conditional<false, T, F> { typedef F type; };

（2）说明：

　　①当cond为true时，conditional::type被定义为T类型。

　　②当cond为false时，conditional::type被定义为F类型。

【编程实验】std::conditional

#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

int main()
{
    typedef std::conditional<true, int, float>::type A;                 //int
    typedef std::conditional<false, int, float>::type B;                //float
    typedef std::conditional<is_integral<A>::value, long, int>::type C; //long
    typedef std::conditional<is_integral<B>::value, long, int>::type D; //int
    
    //比较两个类型，输出较大的类型
    typedef std::conditional<(sizeof(long long) > sizeof(long double)),
                              long long,
                              long double>::type max_size_t;
    cout << typeid(max_size_t).name() << endl; //long double
    return 0;
}

2. std::enable_if

（1）enable_if的作用：

　　①当某个 condition 成立时，enable_if可以提供某种类型

　　②具备限定模板参数的作用，可以在编译期检查输入的模板参数是否有效。

　　③可以用来控制重载函数是否可用，以实现强大的重载机制。

（2）std::enable_if的原型

　　①原型: template<bool cond, class T = void> struct enable_if;

//enable_if的可能实现
template<bool Cond, typename T = void>
struct enable_if {}; //注意，没有type类型

template<typename T> //偏特化，注意T的默认值为void
struct enable_if<true, T> { typedef T type; };

　　②在 condition 为真的时候，由于偏特化机制，第2个结构体模板明显是一个更好的匹配，所以 std::enable_if<>::type 就是有效的。

　　③当condition 为假的时候，只有第一个结构体模板能够匹配，所以std::enable_if<>::type 是无效的，会被丢弃。同时，编译器会报错：error: no type named ‘type’ in ‘struct std::enable_if<false, bool>。

【编程实验】利用std::enable_if检查模板参数

#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

//1. 模板参数只能是arithmetic（整型和浮点型）
template<typename T>
typename std::enable_if<is_arithmetic<T>::value, T>::type
foo1(T t)
{
    return t;
}

//2. 限定入参类型：
template<typename T> //注意限制的是foo1的第2个形参，只能是整型
T foo2(T t, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, int>::type = 0)
{
    return t;
}

//3. 限定模板参数T的类型 （注意限制的是模板的T参数：为intergral类型）、
//   如果T是非integral类型，is_integral<T>::value为false，enable_if<false>::type将报错
template<typename T, class = typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type>
T foo3(T t) 
{
    return t;
}

//4. 类模板特化时，参数的限定
//前向声明，A为类模板
template<class T, class Enable = void> class A; 

template<class T>  //模板特化
class A<T, typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type> //对模板参数的限定
{};

int main()
{
    //1. 
    auto r1 = foo1(1);      //返回整数1
    auto r2 = foo1(1.2);    //返回浮点数1.2
    //auto r3 = foo1("test"); //error
    
    //2. 限定入参类型
    foo2(1, 2); //ok
    //foo2(1, ""); //error，第二个参数应为integral类型
    
    //3.限定模板参数
    foo3(1);
    //foo3(1.2); //error,模板参数的类型应为integral类型z z
    
    //4.类模板特化时，参数的限定
    A<double> a1;  //ok，先匹配特化模板，所以a的类型为A<double, double>
    //A<double, double> a2; //error, 显式指式两个参数。因此匹配的是第1个模板，但由于这里只是声明
                            //而未定义类（注意class A和class A{}的区别），所以会报A是个未完整类的错误。
    //A<int>  a3; //先匹配特化模板（失败）。再匹配A<int, void>模板，但由于class A只是声明，会与a2一样。
                  //的错误。
          
    return 0;
}

（3）注意事项

　　①T的默认值为void类型，即enable_if的第2个模板参数不指定时，当cond为真，默认会获取到的类型为void。

　　②当cond为假时，由于std::enable_if<>::type是无效的，因此编译器会报错。

【编程实验】利用std::enable_if根据条件选择重载函数

#include <iostream>
using namespace std;

//利用std::enable_if根据条件选择重载函数

/********************************************************************************************/
//利用std::enable_if来选择重载的模板函数foo
//（注意，两个模板函数仅返回值不同！而模板参数从形式上看虽然相同，但实参推导后T类型是不同的！）

//1. 模板函数的参数相同，返回值不同函数的重载。（注意，实际推导后形参其实是不同的！）
template <class T>
typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value>::type  //T为arithmetic类型时，返回值void
foo(T& t) //两个foo函数，模板参数相同。但实际推导后这里是arithmetic类型。
{
    return;
}

template <class T>
typename std::enable_if<std::is_class<T>::value, T>::type&  //T为class时，T&
foo(T& t)
{
    return t;
}

//2. 模板函数的形参相同，返回值相同的函数重载。（注意，实际推导后形参其实是不同的！）
//函数功能：将输入的参数转为string类型
//（对于arithemic类型调用std::to_string(t)，对于string类型返回其本身）
template<class T>
typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value, string>::type  //返回值string
toString(T& t)
{
    return std::to_string(t);
}

template<class T>
typename std::enable_if<std::is_same<T, string>::value, string>::type //返回值
toString(T& t)
{
    return t;
}

class Test{};

/********************************************************************************************/
//3. 可调用对象包装器的实现
//3.1 无返回值的情况：
template<class FT,class...Args>
auto call(FT&& f, Args&&...args)->   //返回值为void
typename std::enable_if<std::is_void<typename std::result_of<FT(Args...)>::type>::value, void>::type
{
    f(std::forward<Args>(args)...);
}

//3.2 有返回值的情况
template<class FT, class...Args>
auto call(FT&& f, Args&&...args)->   //当f有返回值时，则返回f原来的返回类型
typename std::enable_if<!std::is_void<typename std::result_of<FT(Args...)>::type>::value, 
                        typename std::result_of<FT(Args...)>::type>::type
{
    return f(std::forward<Args>(args)...);    
}

//3.3 万能包装器（统一以上两种情况）
template<typename FT, class...Args>
auto FuncWrap(FT&& func, Args&& ...args)->decltype(func(std::forward<Args>(args)...))
{
    return func(std::forward<Args>(args)...);
}

int func(int a, int b)
{
    cout << "int func(int a, int b):" << a + b <<  endl;
    return a + b;
}

int main()
{
    //1. 选择foo重载函数（返回值不同）
    int x = 1;
    foo(x);  //匹配第1个模板，返回void类型
    Test t;
    foo(t);  //匹配第2个模板，返回Test&
    
    //2. 选择toString重载函数（返回值相同）
    cout << toString(x) << endl;
    string s("abc");
    cout << toString(s)<< endl;
    
    //3. 可调用对象包装器
    auto lda = [](){cout << "do anything you want!" << endl;};
    call(lda); //无返回值
    call([](int a){cout << "a = " << a << endl;}, 1);
    call(func, 1, 2); //带返回值
    
    FuncWrap(lda);  //无返回值
    FuncWrap(func, 1, 2); //带返回值
    
    return 0;
}
/*输出结果
e:StudyC++1119>g++ -std=c++11 test3.cpp
e:StudyC++1119>a.exe
1
abc
do anything you want!
a = 1
int func(int a, int b):3
do anything you want!
int func(int a, int b):3
*/