std::is_same - 从integral_constant 继承函数的用例

Question

查看std::is_same的实现我们可以看到一些内部函数（继承自integral_constant）。为了方便，我复制一下g++代码：

  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, typename>
  struct is_same : public integral_constant<bool, false> { };

  template<typename _Tp>
  struct is_same<_Tp, _Tp> : public integral_constant<bool, true> { };

这为我们提供了几个如何使用它的选项：

  bool a1 = is_same<int, int>{};               // instantiate & then cast implicitly
  bool a2 = is_same<int, int>();               // instantiate & then cast implicitly
  bool a3 = is_same<int, int>::value;          // use static member
  bool a4 = is_same<int, int>{}();             // instantiate & then use operator() 
  bool a5 = is_same<int, int>{}.operator()();  // instantiate & then use operator()

我想知道这些额外功能有哪些用例，以及为什么会使用例如像

这样的简短实现

  template<class, class> constexpr bool is_same = false;
  template<class T> constexpr bool is_same<T,T> = true;

还不够？那么我们可以只写bool a = is_same<int,int>而不写{}或()或::value。

任何想法表示赞赏。

Answer 1

这个问题的答案在很大程度上是历史性的。类型特征早于变量模板十年，因此您提出的选项是不合时宜的。出于可用性原因，其余部分是零碎添加的。

---

std::integral_constant 早在 2003 年就通过N1424 引入。所以这是非常古老的技术，C++03 技术。当时的样子是这样的：

template <class T, T v> 
struct integral_constant
{
   static  const T                value = v;
   typedef T                      value_type;
   typedef integral_constant<T,v> type;
};

您没有看到任何其他成员函数，请注意value 也只是static const，而不是static constexpr。毕竟还没有constexpr。

多年后，在 C++0x 的开发过程中，出现了一个库问题 (LWG1019)，鉴于新添加的 constexpr，将其扩展到：

template <class T, T v>
struct integral_constant {
  static constexpr T value = v;
  typedef T value_type;
  typedef integral_constant<T,v> type;
  constexpr operator value_type() { return value; }
};

N2976 已解决此问题。

转换函数的动机是它允许您使用integral_constant 类型的对象作为这些值。对于某些风格的元编程，如果你有一个函数可以直接返回，比如，true_type，你可以直接使用它：

std::true_type foo();    
if (foo()) { ... }

而不必写if (foo().value) 或其他类似的奇怪的东西。但是，对于非布尔常量，given 对象获取值的唯一方法是访问 value 成员或进行显式转换（后者需要您知道类型）：

constant.value
static_cast<???>(constant)

这导致 N3545 在 2013 年添加了调用运算符，允许您编写 constant() 以将值拉回。最后一个添加真的有用吗？我不知道。

值得注意的是，所有这些早于变量模板 - 其第一个修订版是N3615。您建议将 is_same 用作变量 bool 模板的选项直到后来才成为选项。即使使用可变模板，拥有不同的类型也很方便，所以即使可能，我也不确定我们是否会走这条路。回想起来很难说。