std::is_empty<T> 如何在 VS2015（或任何编译器）中实现？答案

【问题标题】：How is std::is_empty<T> implemented in VS2015 (or any compiler)?std::is_empty<T> 如何在 VS2015（或任何编译器）中实现？
【发布时间】：2016-02-21 01:43:06
【问题描述】：

当D（删除器类型）是 lambda 函数类型，但更大当D 是函数指针类型时的大小（因为需要在unique_ptr 实例中分配空间来存储函数指针）。

查看VS2015源码，发现std::unique_ptr派生自std::_Unique_ptr_base，又声明了_Compressed_pair<class _Ty1, class _Ty2, bool = is_empty<_Ty1>::value && !is_final<_Ty1>::value>类型的数据成员。在后一种情况下，_Ty1 类型是删除器的类型，D，即上一段中提到的第二个unique_ptr 模板参数；即，这个问题背后的动机是我将_Ty1 是一个 lambda 类型，而 _Ty1 是一个函数指针类型。（实际上，bool 的默认值正在被使用。）

当 _Ty1 是 lambda 类型的实例时（当 lambda 没有捕获变量因此大小为 0 时），我认识到 is_empty<_Ty1>::value 是 true；但当_Ty1 是函数指针类型时，它是false。

这让我开始研究std::is_empty 是如何定义的。

啊！

下面是我可以在VS2015 C++库源代码中找到的std::is_empty的完整实现。

在文件type_traits是这样的：

// TEMPLATE CLASS is_empty
template<class _Ty>
struct is_empty _IS_EMPTY(_Ty)
{   // determine whether _Ty is an empty class
};

...和宏_IS_EMPTY在同一个文件中定义：

#define _IS_EMPTY(_Ty)  \
: _Cat_base<__is_empty(_Ty)>

...此时我的运气已经耗尽，因为我无法在任何地方找到__is_empty 的定义。我已经通过 GREP 遍历了整个 VS2015 安装目录（我认为其中包括所有 C++ 库源代码，尽管我可能弄错了）。

我喜欢在需要时了解 C++ 内部结构。但是......我被困在这个问题上，大量的谷歌搜索并没有揭示答案（尽管我已经看到对内在函数的引用），而且我的挖掘没有......发现任何源代码。

有人可以启发这种情况吗？ std::is_empty<T> 是如何在 VS2015 或任何其他编译器中实际实现的？

【问题讨论】：

我不确定，但根据标准，空类的大小为 1 字节。可以衡量类的大小并确定。我还没有真正尝试过实现这个
@DavidHaim - 这种推理与 Dietmar Kühl 提供的答案有关。在他回答的示例中，他利用了这样一个事实，即当非空类派生自空类时，空类子对象 does 的大小为 0 - 只有当类是完全为空，包括该类必须具有非零大小的所有基类子对象。

标签： c++ c++11 stl visual-studio-2015 typetraits

【解决方案1】：

看起来 MSVC++ 提供了一个内在的__isempty(T)，而不是处理库级别的实现。由于传递给std::is_empty<T> 的参数类型T 可以是final，我认为不可能有安全的库实现，可能需要编译器帮助。

在我能想到的库中确定类型T 是否为空的唯一方法是这样（专业化处理std::is_empty<T> 不是true 的非class 类型）：

template <bool, typename T>
struct is_empty_aux: T { unsigned long long dummy; };
template <typename T>
struct is_empty_aux<false, T> { unsigned long long dummy[2]; };

template <typename T>
struct is_empty:
    std::integral_constant<bool,
                           sizeof(is_empty_aux<std::is_class<T>::value, T>)
                           == sizeof(unsigned long long)> {
};

但是，如果T 是final，则is_empty_aux 中的继承是非法的。虽然可以使用std::is_final<T> 检测final 类的情况，但我看不到确定其对象是否为空的方法。因此，可能需要使用编译器内在函数。无论如何，编译器内在函数对于某些其他类型的特征肯定是必需的。编译器内在函数是编译器以某种方式神奇地提供的声明/定义：它们通常既没有显式声明也没有定义。编译器具有关于类型的必要知识，通过内在函数公开这些知识是一种合理的方法。

【讨论】：

谢谢！不过，我试图理解的模板机制的一个方面是std::is_empty<T> 如何能够成功处理非类类型，例如int 或void(*)()。也就是说std::is_empty<int>和std::is_empty<void(*)()>都是有效的。但是，当T 是int 或函数指针时，您的小示例代码将无法编译。我知道这对于您在回答中提出的核心观点是偶然的，但我也试图理解模板机制的这一方面。有什么方法可以在这个答案中为T 合并非类类型？
@DanNissenbaum：请注意，没有捕获的 lambda 不是函数和/或函数指针：它仍然是类类型，但可以转换为函数指针.
如果类有足够多的相同类型的空基类子对象，这也会中断。例如，给定struct X {}; template<int> struct Y : X {}; template<int... Ns> struct Z : Y<Ns>... {};、Z<1,2,3,4,5,6,7,8,9,10>。
@DanNissenbaum: std::is_class 可以在没有内在的情况下实现，我认为。内置类型很容易检测（这是对数字类型的打字练习，这些类型针对某些特征单独专门化，并对指针和引用类型使用一些专门化）。我记得有一些技巧可以检测enums 和unions。但是，有些类型特征确实需要内在函数，例如，std::has_virtual_destructor。
@DanNissenbaum 不完全是。 struct A : Z<1, 2> { short i; }; 应该只占用两个字节。一个类有N个同类型的空基类子对象至少要占用N个字节，但如果实际的数据成员至少占用N个字节，那么基类子对象就不需要对最终大小做出贡献。跨度>

【解决方案2】：

还遇到了这个问题，并查看了 Ubuntu 14.04 中的 gcc 4.8 标头。其实有一个家族，像__is_empty、__is_pod、__is_polymorphic等等，都是这样使用的

// /usr/include/c++/4.8/type_traits:516
template<typename _Tp>
struct is_empty
    : public integral_constant<bool, __is_empty(_Tp)>
{};

它们似乎可以在不包含任何 C++ 头文件的情况下工作。我试过 g++ 和 clang++ 来编译这段代码

#include <stdio.h>

struct X {};

int main()
{
    printf("%d %d %d\n", __is_empty(X), __is_enum(X), __is_class(X));
    return 0;
}

我觉得不常见的是它们看起来像函数，但实际上将类型作为参数，而不是实例（如果您尝试 X x; __is_empty(x); 则不起作用）。

【讨论】：