模板专业化和完美转发答案

【问题标题】：Template specialization and perfect forwarding模板专业化和完美转发
【发布时间】：2017-12-29 01:55:58
【问题描述】：

所以我正在尝试构建一个“清理器”函数来过滤格式化参数，然后再将它们转发到printf。

template<typename A>
_CR_INLINE decltype(auto) sanitize_forward(A&& arg) {
    return std::forward<A>(arg);
}

template<>
_CR_INLINE decltype(auto) sanitize_forward<std::string>(std::string&& arg) {
    return std::forward<const char*>(arg.c_str());
}

所以每个std::string 都应该“衰减”成const char*，以便正确格式化。

template<typename...Args>
_CR_INLINE void printf_safe(const std::string& format, Args&&...args) {
    std::printf(format.c_str(), sanitize_forward<Args>(args)...);
}

我希望将参数完美地转发到printf，这就是我返回std::forward的原因。但我无法真正理解这应该如何实现。

1) decltype(auto) 正确吗？应该保留std::forward返回的r值引用性吧？

2) 我应该如何专门化我的模板：std::string&& 或 std::string？

3) 推导出的转发引用应该和实际的类型一样吧？

【问题讨论】：

printf 不需要转发。
但是我们假设 printf 是一些内部日志功能，应该如何实现呢？另外为什么不需要转发参数？

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

您几乎完全误解了转发引用；这是意料之中的，它们令人困惑。

要了解它们，您必须了解引用折叠规则、std::forward 本身、推导T&& 时的模板参数推导规则，以及它们是如何联系在一起的，至少在某种程度上是这样。

首先，引用折叠。看看这张图表：

If       Then      Then
X is     X& is     X&& is
T        T&        T&&
T&       T&        T&
T const& T const&  T const&
T&&      T&        T&&

如果X 是int，那么X&& 是int&&。如果X 是int&，那么X&& 是int&。

再读一遍。再次。再一次。当两者都应用时，& 胜过 &&。

接下来，扣除。我会在这里说谎，但他们正在简化谎言。

如果您将Foo& 传递给模板推导出X&&，则X 是Foo& 并且X&& 是Foo&。

如果您将Foo&& 传递给模板推导出X&&，则X 是Foo 并且X&& 是Foo&&。

接下来，std::forward 是一个条件移动。对于引用变量X&& x，std::forward<X>(x) 是decltype(x)(x)——它将x 转换为它被声明为的类型。如果x 是一个右值引用，它会将x 转换为一个右值引用。这是必需的，因为表达式 x 的类型是 X& 而不是 X&&，即使 x 是右值引用。右值引用是对右值的引用，但它本身不是右值。

现在修复您的代码。

template<class T>
struct tag_t{constexpr tag_t(){}};
template<class T>
constexpr tag_t<std::decay_t<T>> tag{};

template<class T>
auto sanitizer(tag_t<T>){
  return [](auto&& t)->decltype(auto){
    return decltype(t)(t);
  };
}
template<class A>
decltype(auto) sanitize(A&& arg) {
  return sanitizer(tag<A>)(std::forward<A>(arg));
}

auto sanitizer(tag_t<std::string>) {
  return [](std::string const& s){return s.c_str();};
}

template<class...Ts>
void printf_safe(const std::string& format, Ts&&...ts) {
  std::printf(format.c_str(), sanitize(std::forward<Ts>(ts))...);
}

我遵循 SRP（单一责任原则）——我从 sanitize 中分离出来。

然后我将哪个消毒动作 (sanitizer) 与实际执行 (sanitize) 分开。

这让我写了一次std::string 清理代码，没有“意外”获得完美转发。

顺便说一句，如果您想将数组 args 视为非指针，我将用 remove ref 替换衰减并删除 cv。

您可以通过在 tag_t 的命名空间或我们正在清理的类型的命名空间中编写 sanitizer 重载来扩展 sanitize 功能（在 std 中自然没有）。

【讨论】：

【解决方案2】：

所以我正在尝试构建一个“清理器”函数来过滤格式化参数，然后再将它们转发到printf。

你的前提似乎是错误的。 printf 是一个使用 va_arg 的 C 函数 - 它不需要或不需要任何完美的转发。

http://en.cppreference.com/w/cpp/io/c/fprintf

它也永远不会“消耗”它的论点，而只是从中读取。区分临时和非临时是没有意义的 - 只需在 printf 包装器中使用 const Args&...。

1) decltype(auto) 正确吗？应该保留std::forward返回的r值引用性吧？

std::forward 将返回一个左值引用或右值引用。 decltype(auto) 确实会保留这一点。

您对std::string 的sanitize_forward 专业化看起来没有用-std::forward<const char*> 将始终返回const char* &&。我不认为它与：

template<>
_CR_INLINE const char* sanitize_forward<std::string>(std::string&& arg) {
    return arg.c_str();
}

此外，将.c_str() 的右值引用返回到std::string 听起来非常危险且不正确：您正在获取一个指向即将到期的字符串的内部缓冲区的指针。您可能想在这里使用const std::string&。

2) 我应该如何专门化我的模板：std::string&& 或 std::string？

怎么称呼？您是否明确提供了模板参数？模板参数是否总是非引用，还是既是左值引用又是非引用？

既然你有sanitize_forward<Args>，你可能会尝试同时调用这两个...

sanitize_forward<std::string>
sanitize_forward<std::string&>

...也许有 cv-qualifiers。您可能需要提供一个额外的显式 std::decay_t<Args> 参数来处理“专业化”业务。

3) 推导出的转发引用应该和实际的类型一样吧？

不确定你的意思。能详细点吗？

【讨论】：