模板之编译器侦测可转换型和继承性

痛定思痛。 2022-08-14 01:38 7阅读 0赞

问题：如何侦知任意型别 T 是否可以自动转换为型别 U？

方案：侦测转换能力的想法：合并运用 sizeof 和重载函数。

1 依赖 sizeof，sizeof 有着惊人的能力，你可以把 sizeof 用在任何表达式身上，不论后者有多复杂。sizeof 会直接传回大小，不需拖到执行期才评估。这意味着 sizeof 可以感知重载 （overloading）、模板具现（template instantiation）、转换规则（conversion rules）、或任何可发生于C++ 表达式身上的机制。

sizeof 的其他用法可参考：[http://blog.csdn.net/renwotao2009/article/details/40478607][http_blog.csdn.net_renwotao2009_article_details_40478607]

2 提供两个重载函数：其中一个接受 U（U 型别代表目前讨论中的转换目标）。另一个接受 ”任何其他型别“。以型别 T 的暂时对象来调用重载函数，T 是否可转换成 U 正式我们要验证的。如果接受 U的那个函数被调用，我们就知道 T 可转换为 U；否则 T便无法转换为 U。为了知道哪一个函数被调用，两个重载函数的返回不同的返回型别，并以 sizeof 来区分其大小。型别本身无关紧要，重要的是其大小必须不同。

// 最简单区分返回值大小的方法
    typedef char Small;
    class Big { char dummy[2]; }; 
    // 声明两个重载函数 
    Small Test(U);
    Big Test(...); // 调用一个带省略符的函数，可接受任何类型的参数，编译器优先选择最准确的重载函数，所以这当然是最差的选择
    
    // 这里调用 T() 的默认构造函数
    const bool convExists = sizeof (Test(T())) == sizeof(Small); // sizeof 会在编译器求得函数返回值的大小，但不会执行该函数体
    // 如果 T 类型的默认构造为 private，可以构造一个 T MakeT(); 
    const bool convExists = sizeof (Test(MakeT())) == sizeof(Small);

当然，我们可以用 class template 包装，隐藏 型别推到的细节：

template <class T, class U>
    class Conversion
    {
    	typedef char Small;
    	class Big { char dummy[2]; };
    	static Small Test(U);         // 很显然这里只能定义静态成员函数，否则下面 enum中 existes表达式中 sizeof 只能评估调用静态的成员函数，而普通的成员函数的调用依赖于类的实例对象。
    	static Big Test(...);
    	static T MakeT();
    public:
            // exists 值为 true 时，T 可转换为类型 U
    	enum { exists = sizeof(Test(MakeT())) == sizeof(Small)};
            // exist2Way 表示 T 和 U 之间是否可以双向转换。例如 int和 double 可以双向转换
    	enum { exists2Way = exists && Conversion<U, T>::exists };
            // 如果 T 和 U 是相同的型别， 这个值便为true
    	enum { sameType = false};
    };
    可以通过偏特化来实现sameType
    template <class  T>
    class Conversion < T, T >
    {
    public:
    	enum { exists = 1, exists2Way = 1, sameType = 1 };
    };

有了 Conversion 的帮助，可以定义宏来简化判断继承关系：

#define SUPERSUBCLASS(T, U) \
    	(Conversion<const U*, const T*>::exists && \
        !Conversion<const T*, const void*>::sameType)

如果 U 是public 继承于 T，或 T 或 U 是同一型别，那么 SUPERSUBCLASS(T, U) 会传回 true。

当 SUPERSUBCLASS(T, U) 对 const U\* 和 const T\* 作“可转换”评估时，只有三种情况下 const U\* 可以隐式转换为 const T\*：

1 T 和 U是同一种型别

2 T 是 U 的一个 unambiguous （不模棱两可的、非歧义的） public base。

3 T 是 void。

第三种情况可以再第二次测试中解决掉。更严谨的测试：

#define SUPERSUBCLASS_STRICT(T, U) \
    	(SUPERSUBCLASS(T, U) && \
    	!Conversion<const T, const U>::sameType)

为何这些代码都加上 const 修饰？原因是我们不希望因 const 而导致转型失败。 如果 template 代码实施 const 两次（对一个已经是 const 的型别而言），第二个 const 会被忽略。在 SUPERSUBCLASS 中使用 const，更安全些。

SUPERSUBCLASS 很明显告诉使用者 判断 T 是否是 U 的父类。

测试：

class super{};
    class sub :public super {};
    int main()
    {
    	cout << Conversion<double, int>::exists << ' '
    		<< Conversion<char, char*>::exists << ' '
    		<< Conversion<size_t, vector<int> >::exists << endl;
    	bool bflag = SUPERSUBCLASS(super, sub);
    	bflag = SUPERSUBCLASS_STRICT(super, sub);
    
    return 0;
    }

[http_blog.csdn.net_renwotao2009_article_details_40478607]: http://blog.csdn.net/renwotao2009/article/details/40478607