返回类型推演:首选哪种方式？

Question

我有一个类Foo，它有两个类型为A和B的任意数据成员。调用Foo::operator()(Arg &&)将参数转发给这两个成员，并返回结果的总和。我可以看到几种方法来实现所有必要的类型演绎。有没有一些方法是首选的，并且对编译器施加的压力更小？我的意思是在编译时间意义上的“紧张”，如果嵌套太深就会达到内部限制，等等。你能概括一下吗，或者它是高度特定于给定的编译器吗？

我可以使用"naive“auto-decltype变体：

template <typename A, typename B>
class Foo
{
public:
  Foo(A a, B b) : m_a(std::move(a)), m_b(std::move(b)) { }

  template <typename Arg>
  auto operator()(Arg && arg) -> decltype(m_a(std::forward<Arg>(arg)) + m_b(std::forward<Arg>(arg)))
  {
    return m_a(std::forward<Arg>(arg)) + m_b(std::forward<Arg>(arg));
  }
private:
  A m_a;
  B m_b;
};

我可以编写一个帮助器结构，它只在类型上操作，而不是在“真实”实例上操作，而是在std::declval<>创建的实例上操作

template <typename A, typename B, typename Arg>
struct Foo_Returns
{
  typedef decltype(std::declval<A>()(std::declval<Arg>()) +
                   std::declval<B>()(std::declval<Arg>())) type;
}

template <typename A, typename B>
class Foo
{
public:
  Foo(A a, B b) : m_a(std::move(a)), m_b(std::move(b)) { }

  template <typename Arg>
  typename Foo_Returns<A, B, Arg>::type
  operator()(Arg && arg)
  {
    return m_a(std::forward<Arg>(arg)) + m_b(std::forward<Arg>(arg));
  }
private:
  A m_a;
  B m_b;
};

还有更多的可能性吗？

现在让它变得更难:我们有两个特征is_green<>和is _blue<>。如果Arg是绿色的，Foo的运算符()将把Arg传递给A的成员函数绿色和B的成员函数绿色，并返回结果的总和，如果Arg是蓝色的话也是类似的。一个类型永远不会同时是绿色和蓝色。应该可以添加其他类型的风格(因此不允许使用布尔值来表示蓝色或绿色)。

一种变体将使用标记分派和自动->解密类型(...)只要有可能：

struct green_tag { };
struct blue_tag { };
struct error_tag;

template <typename T>
struct category
{
  typedef typename std::conditional<is_green<T>::value, 
                                    green_tag,
                                    typename std::conditional<is_blue<T>::value,
                                                              blue_tag,
                                                              error_tag
                                                             >::type
                                   >::type type;
}

template <typename A, typename B>
class Foo
{
public:
  Foo(A a, B b) : m_a(std::move(a)), m_b(std::move(b)) { }

  template <typename Arg>
  auto operator()(Arg && arg) -> decltype(impl(std::forward<Arg>(arg), typename category<Arg>::type()))
  {
    return impl(std::forward<Arg>(arg), typename category<Arg>::type());
  }

private:
  template <typename Arg>
  auto impl(Arg && arg, green_tag) -> decltype(m_a.green(std::forward<Arg>(arg)) + m_b.green(std::forward<Arg>(arg)))
  {
    return m_a.green(std::forward<Arg>(arg)) + m_b.green(std::forward<Arg>(arg));
  }

  template <typename Arg>
  auto impl(Arg && arg, blue_tag) -> decltype(m_a.blue(std::forward<Arg>(arg)) + m_b.blue(std::forward<Arg>(arg)))
  {
    return m_a.blue(std::forward<Arg>(arg)) + m_b.blue(std::forward<Arg>(arg));
  }

  A m_a;
  B m_b;
};

另一个版本可以使用helper structs：

template <typename A, typename B, typename Arg, typename Category = typename category<Arg>::type>
struct Foo_Returns;

template <typename A, typename B, typename Arg>
struct Foo_Returns<A, B, Arg, green_tag>
{
  typedef decltype(std::declval<A>().green(std::declval<Arg>()) +
                   std::declval<B>().green(std::declval<Arg>())) type;

  type operator()(A & a, B & b, Arg && arg) const
  {
    return a.green(std::forward<Arg>(arg)) + b.green(std::forward<Arg>(arg));
  }  
};

template <typename A, typename B, typename Arg>
struct Foo_Returns<A, B, Arg, blue_tag>
{
  typedef decltype(std::declval<A>().blue(std::declval<Arg>()) +
                   std::declval<B>().blue(std::declval<Arg>())) type;

  type operator()(A & a, B & b, Arg && arg) const
  {
    return a.blue(std::forward<Arg>(arg)) + b.blue(std::forward<Arg>(arg));
  }  
};

template <typename A, typename B>
class Foo
{
public:
  Foo(A a, B b) : m_a(std::move(a)), m_b(std::move(b)) { }

  template <typename Arg>
  typename Foo_Returns<A, B, Arg>::type
  operator()(Arg && arg)
  {
    return Foo_Returns<A, B, Arg>()(m_a, m_b, std::forward<Arg>(arg));
  }

private:
  A m_a;
  B m_b;
};

有没有更好的版本？还可以使用哪些其他方法？

Answer 1

我会避免所有的助手类/结构。每个helper都需要编译器将其存储在某个位置并进行额外的查找。如果没有这些类，编译器至少有机会进行优化，但我无法想象helper类可以改善您所展示的示例中的情况。

对于你的绿色/蓝色示例，我甚至会考虑SFINAE，以保持代码更短，实例化的类/方法的数量更少：

template <typename A, typename B>
class Foo
{
public:
  Foo(A a, B b) : m_a(std::move(a)), m_b(std::move(b)) { }

  template <typename Arg>
  auto operator()(const Arg & arg) ->
    typename std::enable_if< is_green<Arg>::value,
      decltype(m_a.green(arg) + m_b.green(arg) >::type
  {
    return m_a.green(arg) + m_b.green(arg);
  }

  template <typename Arg>
  auto operator()(const Arg & arg) ->
    typename std::enable_if< is_blue<Arg>::value,
      decltype(m_a.blue(arg) + m_b.blue(arg)) >::type
  {
    return m_a.blue(arg) + m_b.blue(arg);
  }

private:
  A m_a;
  B m_b;
};

我也认为这会更容易维护，YMMV。对于编译时性能，一如既往，只有一个真正的建议:测量它。

编辑：我将参数从Arg&&更改为const Arg&，并删除了双std::forward<Arg>(...)，因为这是非法的，请参阅注释。