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Digging into Boost:在 VC7 中如何实作添加/去除reference的template?

王朝vc·作者佚名  2006-01-08
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之所以对这个感兴趣,主要是为了回答一篇同名帖子:http://expert.csdn.net/Expert/topic/1704/1704020.xml?temp=.1142847

障碍主要是VC7不支持模板部分特化。我手头的VC6同时也不支持整型static const成员的直接初始化,不知VC7支持与否。

http://www.boost.org/boost/type_traits/is_reference.hpp这个文件里看到了它采用的方法。主要部分如下:

namespace detail {

using ::boost::type_traits::yes_type; //typedef char yes_type

using ::boost::type_traits::no_type; //struct no_type{ char padding[8]; }

using ::boost::type_traits::wrap; //template <class T>class wrap{}

template <class T> T&(* is_reference_helper1(wrap<T>) )(wrap<T>);//[1]

char is_reference_helper1(...); //[2]

template <class T> no_type is_reference_helper2(T&(*)(wrap<T>)); //[3]

yes_type is_reference_helper2(...); //[4]

template <typename T>

struct is_reference_impl

{

BOOST_STATIC_CONSTANT(

bool, value = sizeof(

::boost::detail::is_reference_helper2(

::boost::detail::is_reference_helper1(::boost::type_traits::wrap<T>()))) == 1 //*****

);

};//namespace detail

BOOST_TT_AUX_BOOL_TRAIT_DEF1(is_reference,T,::boost::detail::is_reference_impl<T>::value)//=====

[1]定义了一个函数is_reference_helper1,它以一个wrap<T>为参数,返回一个函数指针,这个指针指向的函数以wrap<T>为参数,返回一个T&。如果未来的编译器支持template typedef的话(一个刚刚才提交给standard committe的proposal),就等价于:

template<class T> typedef T& FUNC(wrap<T>);

template<class U> FUNC<U>* is_reference_helper1(wrap<U>);

参见标准文档8.3.5[9]的最后一个例子(在看时请记住:如果不指定返回值,默认的返回值为int)。

[3]接受一个同[1]返回类型一致的函数指针作为参数,返回no_type。

[2]和[4]则是在[1]和[2]不匹配时被匹配,因为它们的参数是...,可以匹配任意参数。

关键在于*****那一行:如果T是引用类型,因为不允许引用的引用,所以在[1]和[2]中,[1]不匹配,会选择[2],返回char,然后选择[4],返回yes_type。因为yes_type实际上就是char,所以sizeof(yes_type)就是1。

注意,这里的几个函数都只有声明,并没定义(实际上也没办法定义)。如果要依靠函数定义,那就涉及到运行期了。有了函数的声明,就知道了它的返回类型,根据这个类型,便可以选择下一步匹配的函数,也可以对它取sizeof()。这个技巧常常用到。

BOOST_NO_INCLASS_MEMBER_INITIALIZATION的定义在http://www.boost.org/boost/config/suffix.hpp中,只是一个简单的开关。

如果T是引用类型,BOOST_STATIC_CONSTANT展开后应该是static const bool value=sizeof(yes_type)==1,于是is_reference_impl<T>::value==true。

但VC6同样又不支持integral static const member的in class initialization,所以BOOST用enum来代替,展开后就是:

template <typename T>

struct is_reference_impl

{

enum {value = sizeof(yes_type)==1};

};

在实现中,二者一般可以互换。

BOOST_TT_AUX_BOOL_TRAIT_DEF1(带=====那一行)所做的事比较多,主要是在值与类型之间变换。涉及到MPL库,我水平不够,对它还没有研究。其实如果只考虑这里的实现,只需要写个模板:

template <typename T>is_reference{

static const bool value = is_reference_impl<T>::value;

};

把对is_reference引用直接转移给 is_reference_impl。enum的处理也类似。

现在已经判断出T是不是引用类型,下面的工作就轻松了。

以下从http://www.boost.org/boost/type_traits/add_reference.hpp中摘录。注意,是add_reference:

template <bool x>

struct reference_adder

{

template <typename T> struct result_

{

typedef T& type;

};

};

template <>

struct reference_adder<true>

{

template <typename T> struct result_

{

typedef T type;

};

};

template <typename T>

struct add_reference_impl

{

typedef typename reference_adder<

::boost::is_reference<T>::value

>::template result_<T> result;

typedef typename result::type type;

};

同样,可以定义:

template<typename T> struct add_reference{

typedef typename ::boost::detail::add_reference_impl<T>::type type;

};

根据is_reference返回的结果,选择泛化版本或者(全)特化版本的reference_adder

。而reference_adder里面又有个内嵌类区分T和T&,这样就绕开了部分特化的障碍。

虽然reference_adder的模板参数指定是bool,但任何整型值(包括enum)也可以用来实例化这个模板,非0值转化为true,0值转化为false。这和以类型作为模板参数的情况是不同的,那种情况需要精确匹配(参见前面的[1]和[3])。

那么去除引用怎么实现呢?我们来看看http://www.boost.org/boost/type_traits/remove_reference.hpp吧:

BOOST_TT_AUX_TYPE_TRAIT_DEF1(remove_reference,T,typename detail::remove_reference_impl<T>::type)

把宏展开来:

template <typename T> struct remove_reference{

typedef typename detail::remove_reference_impl<T>::type type;

};

namespace detail{

template <typename T> remove_reference_impl{ typedef T type; };

};

实际上也就是:

template <typename T> struct remove_reference{

typedef T type;

};

这是什么意思?下面是http://www.boost.org/libs/type_traits/index.htm#transformations中关于::boost::remove_reference<T>::type的Compiler requirements:

If the compiler does not support partial-specialization of class templates, then this template will compile, but will have no effect, except where noted below.

原来根本不起作用,于是在VC6中实现不了通用的remove_reference。

由此可见,部分特化在type_traits库中扮演了多么重要的角色!如果编译器实现了部分特化,只需要写简单而优雅的代码:

template <typename T> struct remove_reference { typedef T type; };

template <typename T> struct remove_reference<T&> { typedef T type; };

而实现这样的功能,在没有部分特化的情况下,却做不到!

泛型编程在很多情况下都要对类型进行运算,在缺少部分特化的环境里,就处处受制。通过sizeof()把类型运算转化为值运算,依据值就可以进行模板的全特化,从而绕过了这个障碍。

PS:这是我发的第一篇技术文章,原本打算直接贴在讨论组,但实在太长了,就想到了往这里放。请大家指正。

 
 
 
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