C++03.在编译时测试 rvalue-vs-lvalue，而不仅仅是在运行时

Question

在 C++03 中，Boost 的 Foreach 使用 this interesting technique，可以在运行时检测表达式是左值还是右值。 （我通过这个 StackOverflow 问题发现：Rvalues in C++03）

这是demo of this working at run-time

（这是我在考虑other recent question of mine 时提出的一个更基本的问题。对此的回答可能有助于我们回答其他问题。）

现在我已经说明了问题，在编译时测试 C++03 中的右值性，我将谈谈到目前为止我一直在尝试的事情。

我希望能够在编译时进行此检查。在 C++11 中很容易，但我对 C++03 很好奇。

我正在尝试以他们的想法为基础，但也愿意接受不同的方法。他们技术的基本思想是将这段代码放入一个宏中：

true ? rvalue_probe() : EXPRESSION;

? 左边是“真”，因此我们可以确定 EXPRESSION 永远不会被计算。但有趣的是，?: 运算符的行为会有所不同，具体取决于其参数是左值还是右值（单击上面的链接了解详细信息）。特别是，它将以两种方式之一转换我们的rvalue_probe 对象，具体取决于 EXPRESSION 是否为左值：

struct rvalue_probe
{
    template< class R > operator       R () { throw "rvalue"; }
    template< class L > operator       L & () const { throw "lvalue"; }
    template< class L > operator const L & () const { throw "const lvalue"; }
};

这在运行时有效，因为抛出的文本可以被捕获并用于分析 EXPRESSION 是左值还是右值。但我想要一些方法来在编译时识别正在使用的转换。

现在，这可能很有用，因为这意味着，而不是询问

EXPRESSION 是右值吗？

我们可以问：

编译器何时编译 true ? rvalue_probe() : EXPRESSION，选择operator X或operator X&这两个重载运算符中的哪一个？

( 通常，您可以通过更改返回类型并获取sizeof 来检测调用了哪个方法。但是我们不能使用这些转换运算符来做到这一点，尤其是当它们被埋在?: 中时。 )

我认为我可以使用类似的东西

is_reference< typeof (true ? rvalue_probe() : EXPRESSION) > :: type

如果 EXPRESSION 是左值，则选择 operator&，我希望整个表达式将是 & 类型。但这似乎不起作用。 ref 类型和非 ref 类型很难区分（不可能？），尤其是现在我正试图深入 ?: 表达式以查看选择了哪个转换。

这是粘贴在这里的演示代码：

#include <iostream>
using namespace std;
struct X {
        X(){}
};

X x;
X & xr = x;
const X xc;

      X   foo()  { return x; }
const X   fooc() { return x; }
      X & foor()  { return x; }
const X & foorc() { return x; }

struct rvalue_probe
{
        template< class R > operator       R () { throw "rvalue"; }
        // template< class R > operator R const () { throw "const rvalue"; } // doesn't work, don't know why
        template< class L > operator       L & () const { throw "lvalue"; }
        template< class L > operator const L & () const { throw "const lvalue"; }
};

typedef int lvalue_flag[1];
typedef int rvalue_flag[2];
template <typename T> struct isref     { static const int value = 0; typedef lvalue_flag type; };
template <typename T> struct isref<T&> { static const int value = 1; typedef rvalue_flag type; };

int main() {
        try{ true ? rvalue_probe() : x;       } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y lvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : xc;      } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y const lvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : xr;      } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y       lvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : foo();   } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y rvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : fooc();  } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y rvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : foor();  } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y lvalue
        try{ true ? rvalue_probe() : foorc(); } catch (const char * result) { cout << result << endl; } // Y const lvalue

}

（我在最后还有一些其他代码，但这只是令人困惑的事情。你真的不想看到我在答案中失败的尝试！上面的代码演示了它如何测试 lvalue-versus-rvalue 在运行时。）

Answer 1

这需要一些努力，但这里有一个经过测试且可以正常工作的 is_lvalue 宏，它可以正确处理 const struct S 函数返回类型。它依赖于const struct S 右值不绑定到const volatile struct S&，而const struct S 左值可以。

#include <cassert>

template <typename T>
struct nondeducible
{
  typedef T type;
};

char (& is_lvalue_helper(...))[1];

template <typename T>
char (& is_lvalue_helper(T&, typename nondeducible<const volatile T&>::type))[2];

#define is_lvalue(x) (sizeof(is_lvalue_helper((x),(x))) == 2)

struct S
{
  int i;
};

template <typename T>
void test_()
{
  T a = {0};
  T& b = a;
  T (* c)() = 0;
  T& (* d)() = 0;
  assert (is_lvalue(a));
  assert (is_lvalue(b));
  assert (!is_lvalue(c()));
  assert (is_lvalue(d()));
}

template <typename T>
void test()
{
  test_<T>();
  test_<const T>();
  test_<volatile T>();
  test_<const volatile T>();
}

int main()
{
  test<int>();
  test<S>();
}

编辑：删除不必要的额外参数，感谢 Xeo。

再次编辑：根据 cmets，这适用于 GCC，但依赖于 C++03 中未指定的行为（它是有效的 C++11），并且使其他一些编译器失败。恢复了额外的参数，使其在更多情况下工作。 const 类右值在某些编译器上会给出硬错误，而在其他编译器上会给出正确的结果（假）。

Answer 2

地址运算符 (&) 只能与左值一起使用。因此，如果您在 SFINAE 测试中使用它，您可以在编译时进行区分。

静态断言可能如下所示：

#define STATIC_ASSERT_IS_LVALUE(x) ( (sizeof &(x)), (x) )

特征版本可能是：

template<typename T>
struct has_lvalue_subscript
{
    typedef char yes[1];
    typedef char no[2];

    yes fn( char (*)[sizeof (&(((T*)0)->operator[](0))] );
    no fn(...);
    enum { value = sizeof(fn(0)) == 1 };
};

可以像这样使用

has_lvalue_subscript< std::vector<int> >::value

（警告：未测试）

我想不出任何方法来测试在调用者上下文中有效的任意表达式，而不会在失败时中断编译。