如何在不指定类名的情况下专门化模板？

Question

我想创建一个名为debug 的函数，用于输出有关对象的一些信息。我的系统包含许多不同类型的对象；其中一些包含其他对象。

using namespace std; // for brevity
struct dog {string name;};
struct human {string name; string address;};
struct line {list<human*> contents;};
struct pack {vector<dog*> contents;};

我希望函数输出参数的成员name（如果它有一个），或者调试参数的contents 成员（如果它有一个）。 我想出了以下代码：

template <class T>
void debug(T object) // T here is a simple object like dog, human, etc
{
    cout << object.name.c_str() << '\n';
}

// A helper function, not really important
template <class T>
void debug_pointer(T* object)
{
    debug(*object);
}

void debug(pack object)
{
    for_each(object.contents.begin(), object.contents.end(), debug_pointer<dog>);
}

void debug(line object)
{
    for_each(object.contents.begin(), object.contents.end(), debug_pointer<human>);
}

这里，pack 和 line 的代码几乎相同！我想避免多次编写相同的代码：

struct line {list<human*> contents; typedef human type;};
struct pack {vector<dog*> contents; typedef dog type;};

template <class T>
void debug(T object) // T here is a compound object (having contents)
{
    for_each(object.contents.begin(), object.contents.end(), debug_pointer<T::type>);
}

但是这种语法与“简单”对象的函数模板冲突（具有相同的签名）。

如何重写我的代码？我不想重写第一部分（dog、human 等的声明），因为我的程序的那部分已经非常复杂，并且添加东西（基类、成员函数等）只是为了调试似乎不合适。

Answer 1

基本代码如下所示：

template <typename T> void debug(T const & x)
{
    debug_helper<T, has_name<T>::value>::print(x);
}

我们需要一个辅助类：

template <typename, bool> struct debug_helper;

template <typename T> struct debug_helper<T, true>
{
    static void print(T const & x) { /* print x.name */ }
};
template <typename T> struct debug_helper<T, false>
{
    static void print(T const & x) { /* print x.content */ }
};

现在我们只需要一个 SFINAE 特征类 has_name<T>，以及一个打印容器的机制。这两个问题在pretty printer code 中几乎一字不差地解决了。

Answer 2

使容器也成为模板参数：

template <template <typename> class Container, typename T>
void debug(Container<T> object)
{
    for_each(object.contents.begin(), object.contents.end(), debug_pointer<T>);
}

顺便说一句，大多数情况下您可能希望通过 const 引用而不是按值传递（这需要复制整个向量/列表）：

template <template <typename> class Container, typename T>
void debug(const Container<T>& object)

---

如果可以使用C++11，可以使用decltype从内容中确定T：

template <typename T>
void debug(const T& object)
{
    typedef decltype(*object.contents.front()) T;
    for_each(object.contents.begin(), object.contents.end(), debug_pointer<T>);
}

GCC also has typeof 无法使用 C++11 时。

Answer 3

使用 C++11、decltype 和 SFINAE 让事情变得简单 :)

#include <string>
#include <vector>
#include <list>
#include <iostream>
#include <algorithm>

struct dog { std::string name; };
struct human { std::string name; std::string address; };
struct line { std::list<human*> contents; };
struct pack { std::vector<dog*> contents; };

template <typename T>
auto debug(T const& t) -> decltype(t.name, void(0)) {
  std::cout << t.name << '\n';
}

template <typename T>
auto debug(T const* t) -> decltype(t->name, void(0)) {
  if (t != 0) std::cout << t->name << '\n';
}

struct Debugger {
  template <typename T>
  void operator()(T const& t) { debug(t); }
};

template <typename C>
auto debug(C const& c) -> decltype(c.contents, void(0)) {
  typedef decltype(c.contents) contents_type;
  typedef typename contents_type::value_type type;
  std::for_each(c.contents.begin(), c.contents.end(), Debugger());
}


int main() {
  dog dog1 = { "dog1" }, dog2 = { "dog2" };
  human h1 = { "h1" }, h2 = { "h2" };

  line l; l.contents.push_back(&h1); l.contents.push_back(&h2);

  debug(l);

}

在ideone 的操作中产生：

h1
h2

如预期的那样:)

如果没有 C++11，它需要一些小技巧，但原理保持不变，使用 boost::enable_if 您需要创建一个结构，该结构将根据 name 和 @987654327 的存在和可访问性引发编译错误@。

当然，如果你简单地将方法连接到结构本身中会更容易:)

Answer 4

您可以使用 SFINAE 选择正在使用的重载。

我忘记了确切的细节，但您可以使用它来检测“内容”成员或“名称”成员的存在，然后基于此进行重载。