mirror of
https://github.com/Light-City/CPlusPlusThings.git
synced 2026-10-28 19:04:45 +08:00
dfe1c933b3
- const README: rewrite the space-saving claim per issue #5 follow-ups (constant-expression const vs #define immediates; which const qualify as constant expressions) - const README: fix the class-section diagnosis per issue #338 (overload resolution picks the const overload; the restriction only surfaces once that overload is removed) - sizeof README: virtual-inheritance result is compiler-dependent (GCC merges vbptr+vfptr -> 16, MSVC keeps them separate -> 32) #246 - static README: new section on internal linkage / access restriction with anonymous-namespace comparison #142 - 10-day practice: full problem list table + fixed day links #136 - new design_pattern/singleton/singleton_default.hpp: reusable thread-safe CRTP singleton template, compile+concurrency tested #303
101 lines
4.0 KiB
Markdown
101 lines
4.0 KiB
Markdown
> 来自 [C++那些事网站](https://light-city.github.io/stories_things/modern-cpp/cpp17/variable-templates/) 的文章，由站点同步脚本导出。
|
||
|
||
# C++17 变量模板
|
||
|
||
## C++那些事之变量模版
|
||
|
||
|
||
|
||
在编写模板代码时，我们经常需要定义和使用各种类型特征（type traits）。这些类型特征通常用于在编译期对类型进行判断，STL 提供的 `std::is_const`、`std::is_same` 和 `std::is_reference` 就是这样的例子。通过这些特征，开发者可以根据类型属性进行编译期决策。
|
||
|
||
本文将介绍如何利用 **C++14 变量模板（variable templates）** 来简化类型特征的编写，并提供一个简单的示例。
|
||
|
||
### C++11
|
||
|
||
在 C++11 中，编写类型特征通常要使用 `struct` 或 `std::integral_constant` 来封装布尔值。例如，我们要编写一个判断类型是否为 `float` 的类型特征 `is_float`，可以通过如下方式实现：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
struct is_float {
|
||
static constexpr bool value = std::is_same<T, float>::value;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
或者稍微简洁一点，使用类型别名和 `std::integral_constant`：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
using is_float = std::integral_constant<bool, std::is_same<T, float>::value>;
|
||
```
|
||
|
||
尽管这比直接使用 `struct` 更简洁，最终我们仍然是在定义一个类型，而不是直接得到布尔值。要使用这个特征时，需要通过 `::value` 成员来获取布尔值：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
void test(T t){
|
||
if (is_float<T>::value){
|
||
std::cout << "I'm a float" << std::endl;
|
||
} else {
|
||
std::cout << "I'm not a float" << std::endl;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
这样虽然可以工作，但仍存在两方面的不足：
|
||
1. 每次使用类型特征时都要访问 `::value`。
|
||
2. 定义新的类型特征时必须声明新的类型或类型别名，增加了代码冗余。
|
||
|
||
### C++14 变量模板的引入
|
||
|
||
C++14 引入了 **变量模板**，允许我们直接定义依赖于类型的变量。这一特性简化了类型特征的编写，使得我们不再需要使用类型别名或 `struct` 来封装布尔值，而是可以直接定义布尔值。
|
||
|
||
重写后的 `is_float` 特征如下：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
constexpr bool is_float = std::is_same<T, float>::value;
|
||
```
|
||
|
||
这种方式显得更加简洁明了，去除了不必要的代码。使用起来也更方便：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
void test(T t){
|
||
if (is_float<T>){
|
||
std::cout << "I'm a float" << std::endl;
|
||
} else {
|
||
std::cout << "I'm not a float" << std::endl;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
相比之前的写法，使用变量模板后，**不再需要通过 `::value` 来访问布尔值**，代码更加简洁直观。
|
||
|
||
### 变量模板的优势
|
||
|
||
1. **减少冗余代码**：变量模板允许我们直接定义基于类型的变量，避免了使用 `struct` 或 `std::integral_constant` 封装布尔值的冗余代码。
|
||
2. **提高可读性**：变量模板通过简化语法，使代码更清晰，尤其是在编写大量类型特征时。
|
||
3. **支持模板特化**：与类型别名模板不同，变量模板可以进行特化，无论是全特化还是部分特化。我们可以为特定类型定义专门的逻辑，而不必担心扩展性问题。
|
||
|
||
### C++17 的进一步改进
|
||
|
||
C++17 进一步扩展了变量模板的应用，为每个类型特征提供了变量模板的辅助工具。例如，`std::is_same` 引入了 `std::is_same_v` 变量模板，用于简化访问类型特征值：
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
constexpr bool is_float = std::is_same_v<T, float>;
|
||
```
|
||
|
||
通过这种方式，类型特征的使用更加简洁，开发者可以直接利用变量模板而无需每次访问 `::value`。
|
||
|
||
### 实际案例
|
||
|
||
这项特性在实际领域使用的挺多的，例如：数据库当中分配不同大小的内存块，我们可以通过模版初始化不同类型的块大小。
|
||
|
||
```cpp
|
||
template <typename T>
|
||
constexpr size_t block_size = 1024; // 默认大小
|
||
|
||
template <>
|
||
constexpr size_t block_size<double> = 2048; // double 类型需要更多内存
|
||
``` |