令人困惑的部分模板专业化答案

【问题标题】：Confusing partial template specialization令人困惑的部分模板专业化
【发布时间】：2018-01-14 08:16:38
【问题描述】：

我看到了这段代码，让我很困惑：

#include <boost/static_assert.hpp>
#include <boost/type_traits.hpp>
#include <boost/utility/enable_if.hpp>

template<class TT, typename Enable = void> struct UU { BOOST_STATIC_ASSERT_MSG(sizeof(TT) == 0, "undefined UU"); };

template<class TT>
struct UU<
        TT,
        typename boost::enable_if_c<
                !boost::is_same<
                        TT,
                        typename boost::remove_cv<
                                typename boost::decay<TT>::type
                            >::type
                    >::value
                || boost::is_pointer<TT>::value
            >::type
    >
    : UU<
            typename boost::remove_cv<
                typename boost::decay<
                    typename boost::remove_pointer<TT>::type
                >::type
            >::type
        >
{};

我知道我应该只问一个问题，但我不知道如何只用一个问题来表达我的困惑，所以我提前道歉。

我读过SFINAE，但 enable_if_c 的模板参数令人困惑。是否意味着如果TT与衰减后的TT不同，或者如果TT是一个指针，则存在部分模板特化？

其次，从自身继承的结构是什么意思？在这种情况下，UU 是从 UU（本身）继承的吗？这是某种递归模板吗？

（代码编译没有错误。）

【问题讨论】：

当enable_if_c 条件为真时将选择专业化。 UU 不继承自自身，它继承自同一模板的不同特化。
如果代码实际使用了名称UU 和TT，那才是真正的问题。如果您只是为了在Stack Overflow 上询问而删除了真实姓名，那是……不可原谅的。代码是供人阅读的。去掉语义线索后代码难以理解，不要感到惊讶（询问逆向工程师）

标签： c++ templates boost typetraits

【解决方案1】：

是否意味着如果TT与衰减后的TT不同，或者如果TT是指针，则存在部分模板特化？

没错。否则会出现替换失败，并且主模板将用于您传入的类型参数 TT。

其次，从自身继承的结构是什么意思？在这种情况下，UU 是从 UU（本身）继承的吗？这是某种递归模板吗？

它不继承自自身，它继承自类模板的另一个实例化。它不是真正递归的，因为其他实例化是通过将另一个经过修改的类型传递给它来创建的。尽管如果您将模板视为对类型进行操作的元函数，那么这确实是一种递归调用。与您将在函数式编程中看到的非常相似。

这个想法是将复合类型简化为它所组成的类型。所以引用类型的引用，数组元素类型的数组和指针类型的指针。继承允许该过程继续进行，直到我们手头没有复合类型为止。

最终，主模板检查缩减类型的正确性（在本例中，大小不为零）。

【讨论】：

"主模板检查缩减类型的正确性（在这种情况下，具有非零大小）" - 什么是不正确的 类型？ C++ 中的 sizeof 不总是 >0 吗？
@RustyX - 总是在标准 C++ 中。但是扩展确实存在，一些病态的情况可以用sizeof 0 创建类。就像sehe 指出的那样，OP 为模板及其参数选择了一些非常糟糕的名称。我不知道像这样的实际模板可能在哪里使用，但它旨在捕捉那些令人讨厌的惊喜并不是不可想象的。

【解决方案2】：

它继承自 UU，但实例化不同（例如，如果传递的类型是 int * const *，即使在第一级指针和 cv 被删除后，它仍然是指针）。但是，它确实确保不传递 void **（因为 void 参数最终会使用静态断言触发主表单）。

【讨论】：

【解决方案3】：

我想我现在明白了。这是一个示例模拟：

#include <boost/static_assert.hpp>
#include <boost/type_traits.hpp>
#include <boost/utility/enable_if.hpp>
#include <typeinfo>
#include <iostream>

template<class TT, typename Enable = void> struct UU { BOOST_STATIC_ASSERT_MSG(sizeof(TT) == 0, "undefined UU"); };

template<class TT>
struct UU<
        TT,
        typename boost::enable_if_c<
                !boost::is_same<
                        TT,
                        typename boost::remove_cv<
                                typename boost::decay<TT>::type
                            >::type
                    >::value
                || boost::is_pointer<TT>::value
            >::type
    >
    : UU<
            typename boost::remove_cv<
                typename boost::decay<
                    typename boost::remove_pointer<TT>::type
                >::type
            >::type
        >
{
    UU()
    {
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    }
};

struct dummy
{
    dummy()
    {
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl; 
    }
};

template<>
struct UU<dummy>
{
    UU()
    {
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    }
};

int main()
{
    typedef dummy**& mytype;
    std::cout << typeid(typename boost::remove_cv<typename boost::decay<mytype>::type>::type).name() << std::endl;
    std::cout << boost::is_pointer<mytype>::value << std::endl;
    std::cout << boost::is_same<mytype, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<mytype>::type>::type>::value << std::endl;

    UU<mytype> uu;
    return 0;
}

运行时：

me@ub16:~/tmp/traits$ g++ -I~/me/bin/boost_1_60_0 c.cpp && ./a.out
PP5dummy
0
0
UU<dummy>::UU()
UU<TT, typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type>::UU() [with TT = dummy*; typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type = void]
UU<TT, typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type>::UU() [with TT = dummy**; typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type = void]
UU<TT, typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type>::UU() [with TT = dummy**&; typename boost::enable_if_c<((! boost::is_same<TT, typename boost::remove_cv<typename boost::decay<T>::type>::type>::value) || boost::is_pointer<T>::value)>::type = void]
me@ub16:~/tmp/traits$

当UU<dummy**&> 被实例化时，编译器会尝试创建/定义struct UU<dummy**>。然后它尝试创建struct UU<dummy*>。最后，它创建struct UU<dummy>。

当部分模板特化struct UU<dummy>未定义时，主模板的静态断言失败：

me@ub16:~/tmp/traits$ g++ -I~/me/bin/boost_1_60_0 c.cpp && ./a.out
In file included from c.cpp:1:0:
c.cpp: In instantiation of ‘struct UU<dummy, void>’:
c.cpp:10:8:   recursively required from ‘struct UU<dummy**, void>’
c.cpp:10:8:   required from ‘struct UU<dummy**&>’
c.cpp:62:13:   required from here
c.cpp:7:56: error: invalid application of ‘sizeof’ to incomplete type ‘boost::STATIC_ASSERTION_FAILURE<false>’
 template<class TT, typename Enable = void> struct UU { BOOST_STATIC_ASSERT_MSG(sizeof(TT) == 0, "undefined UU"); };

本质上，代码作者希望其他开发人员将使用他/她的代码来为要使用的每个 TT 定义部分模板特化 template<> struct UU<TT>。

【讨论】：