努力实现类型列表

Question

出于教育目的，我想编写自己的基于c++11 的类型列表。裸列表如下所示：

template <typename ... Ts> struct type_list;

template <typename T, typename ... Ts>
struct type_list<T, Ts ...> {
    typedef T Head;
    typedef type_list<Ts ...> Tail;
};

template <typename T> struct type_list<T> {
     typedef T Head;
     typedef null_type Tail;
};

我创建了一个名为front 的函数来提取第一个元素：

template <typename T> struct front;

template <typename TypeList>
struct front {
    typedef typename TypeList::Head type;
};

按预期工作，即此代码

typedef type_list<int> lst;
typedef type_list<float,int> lst2;
typedef type_list<double,float,int> lst3;
typedef type_list<char,double,float,int> lst4;

std::cout << "front(lst1): " << typeid( front<lst>::type ).name() << std::endl;
std::cout << "front(lst2): " << typeid( front<lst2>::type ).name() << std::endl;
std::cout << "front(lst3): " << typeid( front<lst3>::type ).name() << std::endl;
std::cout << "front(lst4): " << typeid( front<lst4>::type ).name() << std::endl;

产生：

前（lst1）：我
前（lst2）：f
前（lst3）：d
前（lst4）：c

当然，back 函数是下一步，但是，我似乎无法让它工作。我的代码

template <typename T> struct back;

template <typename TypeList>
struct back {
    typedef typename std::conditional<std::is_same<typename TypeList::Tail, null_type>::value,
                      typename TypeList::Head,
                  typename back<typename TypeList::Tail>::type>::type type;
};

不编译 (clang 3.2) [lst 定义如前]：

TypeList.cc:33:71: error: no type named 'Tail' in 'null_type'
  typedef typename std::conditional<std::is_same<typename TypeList::Tail, null_type>::value,
                                                 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~
TypeList.cc:35:20: note:
  in instantiation of template class 'back<null_type>' requested here
    typename back<typename TypeList::Tail>::type>::type type;
    ^

TypeList.cc:54:44: note:
  in instantiation of template class 'back<type_list<int> >' requested here
    std::cout << "back(lst1): " << typeid( back<lst>::type ).name() << std::endl;
                                           ^
1 error generated.

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问题

• 为什么std::conditional 没有触发？

Answer 1

编译器试图为条件的 else 部分获取类型名称导致错误，即使条件的计算结果为 true。

您可以通过创建 back 的特化来解决该问题。

template <typename T> struct back<type_list<T>>
{
    typedef T type;
};

当然，那么你可以将其他实现简化为

template <typename TypeList> struct back
{
    typedef typename back<typename TypeList::Tail>::type type;
};

Answer 2

std::conditional使用不当

std::conditonal<condition, true-type, false-type>

您的问题归结为 std::conditional 中的 true- 和 false-type 都必须产生一个有效名称，无论 条件的哪一方 选择。

^{注意：如果不需要完整的解释，本文末尾会有一个建议的解决方案。}

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考虑下面的例子：

struct A { typedef int type; };
struct B { /* empty */ };

template<class T>
struct some_trait {
  typedef typename std::conditional<
    /*  condition -> */ std::is_same<T, A>::value,
    /*  true-type -> */ typename T::type,
    /* false-type -> */ void
  >::type result;
};

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实例化some_trait<A> 将完全有效，但如果我们用B 实例化它会发生什么？

template<>
struct some_trait<B> {
  typedef typename std::conditional<
    std::is_same<B, A>::value,
    typename B::type,  // (A), ill-formed
    void
  >::type result;
};

在上面我们假装是一个编译器，我们用B替换了每个出现的T，这并不是那么辛苦，但它对我们的primary-template提出了一个非常重要的问题.

当编译器用T = B 实例化some_trait<T> 时，我们std::conditional 中的true-type 将是B::type (A)。

但是由于B 里面没有名字，叫做type，我们会得到一个编译器诊断，说我们的代码有问题，即；我们正在尝试访问一个不存在的名称。

foo.cpp:15:37: error: no type named 'type' in 'B'
    /*  true-type -> */ typename T::type, // (A), ill-formed

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建议的解决方案

我们必须做什么，简而言之，这是毫无疑问的；阻止我们的模板访问可能不存在的名称。

一个简单的方法是依赖显式特化，而不是使用std::conditional。

back的示例实现

template<typename TypeList>
struct back {
  typedef typename back<typename TypeList::Tail>::type type;
};

template<typename T>
struct back<type_list<T>> {
  typedef typename type_list<T>::Head type;
};

^{注意：如果template<typename T> struct back;的实例化是一个只有一个参数的type_list，我们知道我们在最后一个节点。}