C++ 学习 --- 类型萃取 ---std::integral_constant

作者：桑榆

2022-11-22
广东
本文字数：1690 字
阅读完需：约 6 分钟

背景

定义在<type_traits>中，指定了一个特定类型的常量，是<type_traits>类型萃取中很基础的类型，在模板编程中有很重要的地位。

代码实现

gcc 官网：https://gcc.gnu.org/

gcc 代码下载：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/gcc.git/

gcc 版本代码：gcc-7.5.0(branch 分支)

文件位置：gcc/libstdc++-v3/include/std/type_traits

注意：以下的代码实现省略了一些宏定义部分，实际的代码还是参考 gcc 源码，这里仅用作相关原理分析。

  /// integral_constant  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 _Tp, _Tp __v>    constexpr _Tp integral_constant<_Tp, __v>::value;
  /// The type used as a compile-time boolean with true value.  typedef integral_constant<bool, true>     true_type;
  /// The type used as a compile-time boolean with false value.  typedef integral_constant<bool, false>    false_type;
  template<bool __v>    using __bool_constant = integral_constant<bool, __v>;
  template<bool __v>    using bool_constant = integral_constant<bool, __v>;

复制代码

实现分析

integral_constant 定义

从上面代码中我们可以看到，实际上 integral_constant 的作用就是存储一个特定类型的常量的值，结合类型萃取的原理，这里使用了类模板进行定义。其中:

value_type 被重命名为该特定类型；
type 被重命名为该模板类本身的类型；
value 用来存储该全局常量。

同时，还定义了两个常量表达式函数：

该特定类型的类型转换函数，直接返回存储的特定常量；
调用运算符重载函数，直接返回存储的特定常量。

value 常量定义

这里还将对应该特定类型的特定值存储变量，使用类模板的方式进行定义，表明该变量全局可见。

true_type

定义 bool 变量的 true 值，后续将会有很多部分使用到该类型，可以直接返回 true。

false_type

定义 bool 变量的 false 值，后续将会有很多部分使用到该类型，可以直接返回 false。

bool_constant

integral_constant 模板的一个具体使用，即_Tp 为具体的 bool 类型，将在后面的类型萃取当中使用。

使用案例

#include <iostream>#include <type_traits>
int main(){    typedef std::integral_constant<int32_t, 33> int_value_33_t;    typedef std::__bool_constant<true> my_true_t;
    int_value_33_t test_value;
    std::cout << "int_value_33_t:" << int_value_33_t::value << "\tcoversion function:"              << test_value << "\tcaller function:" << test_value() << std::endl;                                                                            
    std::cout << std::boolalpha;    std::cout << "std::true_type:" << std::true_type::value << std::endl;    std::cout << "std::true_type:" << std::false_type::value << std::endl;    std::cout << "my_true_t:" << my_true_t::value << std::endl;
    return 0;}

复制代码

可以看到，这里我们定义了自己的类型 int_value_33_t（里面只存储了一个 int32_t 的常量数据 33），使用__bool_constant 定义了自己的 my_true_t。

在变量打印时，对于 int_value_33_t，我们可以通过访问类成员（static 成员变量）的方式，也可以通过定义一个变量 test_value，通过它的类型转换函数，调用符重载获取到这个存储的常量信息。

对于 bool 类型的变量，调用也是相同的，这里就不重复说明了。

总结

integral_constant 通过定义一个特定类型特定值的类型模板，可以构造一个含有特定值的类型，外部可以通过类成员变量，类型转换函数，调用运算符获取到该特定值；其中 bool 类型设定了 true_type 和 false_type，可以直接获取特定值类型，这几个特定的类型模板是类型萃取的基础类。

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/17d8368cfa42b4c6c94944a0e】。文章转载请联系作者。

桑榆

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