如何使用类型特征和概念检测指向算术类型的指针？答案

【问题标题】：How to detect a pointer to an arithmetic type using type traits and concepts?如何使用类型特征和概念检测指向算术类型的指针？
【发布时间】：2021-01-23 20:47:03
【问题描述】：

如何编写一个检测算术类型指针的概念？

template <typename T>
concept arithmetic = std::is_arithmetic<T>::value;

template <typename T>
concept pointer_to_arithmetic = requires (T a) {
    { *a } -> arithmetic;
};

template <typename T>
void fn() {
    printf("fail\n");
}   

template <pointer_to_arithmetic T>
void fn() {
    printf("pass\n");
}   

struct s{};

int main() {
    fn<int>();
    fn<int*>();
    fn<s>();
    fn<s*>();
}

我尝试了上面的方法，它可以编译，但没有做它应该做的事情。

预期输出是：

fail
pass
fail
fail

相反，我得到：

fail
fail
fail
fail

如果我将*a 替换为a[0]，它也不起作用。

【问题讨论】：

标签： c++ c++20 typetraits c++-concepts

【解决方案1】：

对于复合需求中的表达式E，类型约束谓词被输入decltype((E))¹。

decltype 将表达式的值类别编码为其推导的类型。因为*p 是一个左值表达式。对于某些T，推断的类型为T&。

因此您可能希望将您的一对概念重写为

template <typename T>
concept arithmetic_ref = std::is_arithmetic<std::remove_reference_t<T>>::value;

template <typename T>
concept pointer_to_arithmetic = requires (T a) {
    { *a } -> arithmetic_ref ;
};

_{原子谓词的命名可能更好。}

当然，这留下了几个问题。你只是鸭子打字，所以任何类似指针的类型（甚至std::optional 有operator*）都是允许的？还是您只追求基本的指针类型？这个概念应该如何对待 cv 限定类型（它目前不允许它们）？

根据您回答这些问题的方式，可以进一步调整概念。

【讨论】：

我注意到这允许重载operator*，例如pointer_to_arithmetic<std::unique_ptr<int>> 是真的。可能是有意的，也可能不是。

【解决方案2】：

这应该可以解决问题：

template <typename T>
concept pointer_to_arithmetic = requires (T a) {
    requires std::is_arithmetic_v<std::remove_cvref_t<decltype(*a)>>;
    requires std::is_pointer_v<T>;
};

...

pointer_to_arithmetic<int>          -> false
pointer_to_arithmetic<float>        -> false
pointer_to_arithmetic<std::string*> -> false
pointer_to_arithmetic<int*>         -> true
pointer_to_arithmetic<float*>       -> true

第一行检测任何可以取消引用到算术类型的类型。这可能不是你需要的。所以你需要添加第二行来检测T是否确实是一个指针类型。

【讨论】：

pointer_to_arithmetic<std::string *> -> true，看起来不对。
使用 _v 代替 ::value

【解决方案3】：

arithmetic trait 的类型是 int& 和 s&，而不是 int 和 s。解决此问题的一种方法是从 *a 表达式中删除引用：

template<typename T>
auto decay(T&& t) -> std::remove_cvref_t<T> {
    return t;
}

template <typename T>
concept pointer_to_arithmetic = requires (T a) {
    { decay(*a) } -> arithmetic;
};

解决此问题的另一种方法是让arithmetic 将算术类型的引用识别为算术，因为您仍然可以以相同的方式使用变量。这在另一个答案中有所涉及，尽管对概念名称进行了更改。

【讨论】：