什么是 C++ 元函数（例如 std::conditional）的评估策略（eager、lazy、...）？答案

【问题标题】：What is the evaluation strategy (eager, lazy, ...) of C++ metafunctions such as std::conditional?什么是 C++ 元函数（例如 std::conditional）的评估策略（eager、lazy、...）？
【发布时间】：2016-12-21 16:45:30
【问题描述】：

C++14 草案 n4140 读取

T应为枚举类型

为template <class T> struct underlying_type。

写作有多糟糕

std::conditional_t<std::is_enum<T>::value, std::underlying_type_t<T>, foo>

什么时候T 可以是任意类型？我会踏上 UB 并且编译器会删除我的 $HOME（因为语言律师说“在 UB 下任何事情都可能发生”）？

【问题讨论】：

UB 是在运行时发生的事情，像这样的模板函数在编译时完成它们的工作。至于“是否会删除 $HOME”，请参阅Chandler's talk
这是编译时评估，而不是运行时。你不会在这里遇到UB。
@Borgleader OK "生成的二进制文件可能会删除我的 $HOME" 吗？实际上，我什至不确定它是否构成直接写std::underlying_type_t<void> 的UB（没有std::conditional。）那里的“应该”是否意味着它的违规会导致程序格式错误？
@nodakai: cppreference 说得很好：“如果 T 是一个完整的枚举类型，则提供一个成员 typedef 类型来命名 T 的基础类型。否则，行为是未定义的。”。编辑：所以不要尝试使用std::underlying_type_t<void>
@AndyG 如果我可以 100% 信任社区驱动的 wiki，我不会发布这个问题。我在 n4140 中找不到任何支持你报价中最后一条语句的语句。

标签： c++ metaprogramming template-meta-programming operator-precedence evaluation-strategy

【解决方案1】：

我会踏上 UB [...]

从技术上讲，是的。但实际上，它不会为非枚举类型编译。当你写：

std::conditional_t<std::is_enum<T>::value, std::underlying_type_t<T>, foo>;    
                                           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

必须在实例化conditional 模板之前评估该模板参数。这相当于必须在函数体开始之前调用所有函数参数。对于非枚举类型，underlying_type<T> 是不完整的（确保它在标准中被指定为未定义但我们要合理），所以没有underlying_type_t。所以实例化失败了。

你需要做的是延迟这种情况下的实例化：

template <class T> struct tag { using type = T; };

typename std::conditional_t<
    std::is_enum<T>::value,
    std::underlying_type<T>,
    tag<foo>>::type;

现在，我们的conditional 不是选择类型而是选择元函数！ underlying_type<T>::type 只会被实例化为 T 是一个枚举。我们还必须包装 foo 以将其转换为元函数。

这是一种常见的模式，在 Boost.MPL 中是一个特殊的东西，称为eval_if，看起来像：

template <bool B, class T, class F>
using eval_if_t = typename std::conditional_t<B, T, F>::type;

请注意，我们都使用conditional_t 和 ::type。

【讨论】：

好的，所以 C++ 元函数采用热切评估（如果我们不使用您的“标记”技巧。）您的帖子很有教育意义，但我认为我需要更多时间来掌握它。跨度>
@nodakai 把它想象成 - 模板参数对于元函数就像函数参数对于函数一样。