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C++11 元编程(meta-programming)判断T是否有==操作符

2015-12-09 09:43 489 查看

前几天看了《C++11之美》受到一些启发，想到可以通过判断一个类型是否有指定的操作符(比如==，>=)。

基本的原理与文中的差不多，利用SFINAE原则，通过返回类型后置来推断表达式的类型，推断的过程中利用

declval

，它可以获取类型的右值引用，以便来调用

==

操作符，这个过程是在编译期完成的。

如果通过

==

操作符比较

declval

的右值引用成功了，则会继续推断逗号表达式的类型，最终推断的函数返回类型为

bool

；

如果通过

==

操作符比较

declval

的右值引用失败了，则推断失败，编译器会选择优先级最低的

test(...)

函数，它的返回类型为

void

。

我们最后判断实例化的

test<T>(0)

的返回值是否为

bool

，可以知道类型T是否存在

==

操作符。

template <typename T>
struct has_equal_operator{
template<typename U>  static auto test(int)->   decltype(declval<U>()==declval<U>());
//template<typename U> static auto test(int)->  decltype(declval<U>().operator==(declval<U>()));
template<typename U> static void test(...);
enum{value=std::is_same<decltype(test<T>(0)), bool>::value};
};

在上面代码中，推导

test(int)

返回类型的表达式是由执行

==

操作符比较两个

declval

获取的右值引用来实现的。有两种方式

declval<U>()==declval<U>()

和

declval<U>().operator==(declval<U>())

第一种是真接按常用的

==

操作符用法写的

==

表达式，第二种则是把操作符

==

作为一个类成员函数来调用。两种表达式判断是有区别的：

第一种方式可以用于判断基本数据类型和class类型。

对于基本数据类型(比如int),因为没有成员函数，所以第二种方式对于基本类型返回的肯定是false.无法用这种方式判断基本数据类型是否有==操作符，只适用于class类型。

基于上面这个元函数的原理，我们还可以继续写出其他操作符的判断函数,比如

操作符。

下面是完整的代码

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

struct  test_classA{
int a;
virtual bool operator==(const test_classA&v){
return a==v.a;
}
virtual ~test_classA()=default;
};
struct test_classB:test_classA{
};
struct test_classC:test_classB{
};
template <typename T>
struct has_equal_operator{
template<typename U>  static auto test(int)->   decltype(declval<U>()==declval<T>());
//template<typename U> static auto test(int)->  decltype(declval<U>().operator==(declval<T>()));
template<typename U> static void test(...);
enum{value=std::is_same<decltype(test<T>(0)), bool>::value};
//通过判断test<T>(0)返回值是否为bool来判断是否有==操作符
};
template <typename T>
struct has_asterisk_operator{
template<typename U> static auto test(int)->    decltype(*declval<U>());
template<typename U> static void test(...);
enum{value=std::is_reference<decltype(test<T>(0))>::value};
//通过判断test<T>(0)返回值是否为引用来判断是否有*操作符
};
template <typename T>
struct has_gt_operator{
template<typename U> static auto test(int)->    decltype(declval<U>()>declval<U>());
template<typename U> static void test(...);
enum{value=std::is_same<decltype(test<T>(0)), bool>::value};
//通过判断test<T>(0)返回值是否为bool来判断是否有>操作符
};

int main()
{
cout<<"int has operator> :"<<has_gt_operator<int>::value<<endl;
cout<<"int* has operator> :"<<has_gt_operator<int*>::value<<endl;
cout<<"test_class has operator> :"<<has_gt_operator<test_classA>::value<<endl;

cout<<"int has operator* :"<<has_asterisk_operator<int>::value<<endl;
cout<<"int* has operator* :"<<has_asterisk_operator<int*>::value<<endl;

cout<<"int has operator== :"<<has_equal_operator<int>::value<<endl;
cout<<"test_class has operator== :"<<has_equal_operator<test_classA>::value<<endl;
cout<<"test_classC has operator ==:"<<has_equal_operator<test_classC>::value<<endl;
cout<<"hasequal<double> has operator== :"<<has_equal_operator<has_equal_operator<double>>::value<<endl;
}

下面是

has_equal_operator

的使用场景的例子:

/* 判断obj1,obj2是否相等
* 如果K有==操作符则使用==比较版本，否则使用default_equals函数进行二进制比较
*/
template<typename _K=K>
typename std::enable_if<!has_equal_operator<_K>::value,bool>::type equals(const _K &obj1, const _K &obj2)const {
return 0 == default_equals(&obj1, &obj2, sizeof(_K));
}
template<typename _K=K>
typename std::enable_if<has_equal_operator<_K>::value,bool>::type equals(const _K &obj1, const _K &obj2)const {
return obj1==obj2;
}

后记：

本文在C++论坛发出后，经网友akirya提醒才知道

std::is_assignable

其实就是采用本文类似的原理。

看来还是对STL提供的元函数不熟悉，否则如果早想到看看

std::is_assignable

的源码，就不会花这么时间了。

下面是gcc的

std::is_assignable