模板编程:专门化和enable_if

Question

我正在使用libffi，并且我已经用类似于std::function的模板制作了一个类(即class Func<Ret (Args...)> { /* ... */};。我希望将返回类型(Ret)和每个参数类型(Args)转换为它们对应的libffi类型(参见this作为参考)。到目前为止，我已经想出了这个：

// Member function of 'Func' class
Prepare(void)
{
 // This vector holds all the type structures
 std::vector<ffi_type*> argumentTypes{ GetFFIType<Args>()... };
 ffi_type * returnType = GetFFIType<Ret>();

 // Rest of the code below
 // ....
}

其中，GetFFIType函数的实现方式如下：

template <typename T>
ffi_type * GetFFIType(void)
{
    // We will check for any kind of pointer types
    if(std::is_pointer<T>::value || std::is_array<T>::value ||
       std::is_reference<T>::value || std::is_function<T>::value)
        return &ffi_type_pointer;

    if(std::is_enum<T>::value)
        //return GetFFIType<std::underlying_type<T>::type>();
    {
        // Since the size of the enum may vary, we will identify the size
        if(sizeof(T) == ffi_type_schar.size)    return std::is_unsigned<T>::value ? &ffi_type_uchar : &ffi_type_schar;
        if(sizeof(T) == ffi_type_sshort.size)   return std::is_unsigned<T>::value ? &ffi_type_ushort : &ffi_type_sshort;
        if(sizeof(T) == ffi_type_sint.size) return std::is_unsigned<T>::value ? &ffi_type_uint : &ffi_type_sint;
        if(sizeof(T) == ffi_type_slong.size)    return std::is_unsigned<T>::value ? &ffi_type_ulong : &ffi_type_slong;
    }

    assert(false && "cannot identify type");
}

// These are all of our specializations
template <> ffi_type * GetFFIType<void>(void)       { return &ffi_type_void; }
template <> ffi_type * GetFFIType<byte>(void)       { return &ffi_type_uchar; }
template <> ffi_type * GetFFIType<char>(void)       { return &ffi_type_schar; }
template <> ffi_type * GetFFIType<ushort>(void)     { return &ffi_type_ushort; }
template <> ffi_type * GetFFIType<short>(void)      { return &ffi_type_sshort; }
template <> ffi_type * GetFFIType<uint>(void)       { return &ffi_type_uint; }
template <> ffi_type * GetFFIType<int>(void)        { return &ffi_type_sint; }
template <> ffi_type * GetFFIType<ulong>(void)      { return &ffi_type_ulong; }
template <> ffi_type * GetFFIType<long>(void)       { return &ffi_type_slong; }
template <> ffi_type * GetFFIType<float>(void)      { return &ffi_type_float; }
template <> ffi_type * GetFFIType<double>(void)     { return &ffi_type_double; }
template <> ffi_type * GetFFIType<long double>(void)    { return &ffi_type_longdouble; }

这是可行的，但显然还有一些改进的空间。如果类型无效(例如，一个类或一个结构)，则不会在编译时识别它(使用assert会出现运行时错误)。我如何避免这种情况，并使此函数在编译期间确定类型是否有效(基元类型)？

我也不喜欢在enums中标识底层类型的方式。我更喜欢使用std::underlying_type<T> (在代码中注释掉)，但是如果类型是空指针(type_traits:1762:38: error: ‘void*’ is not an enumeration type)，它就会发出编译错误。

我试图用std::enable_if来实现这个行为，但是没有成功...一定要告诉我是否应该解释一些东西，以防它听起来有点模糊！

摘要:我想让GetFFIType函数在编译期间确定所有内容，并且该函数应该只支持基本类型(有关更广泛的参考，请参阅this )。

编辑:很抱歉这个标题，没有比这更好的了:(

Answer 1

将逻辑放在类模板中而不是函数模板中将允许部分特殊化，我们也可以在SFINAE技巧中利用这一点：

// Second parameter is an implementation detail
template<typename T, typename Sfinae = std::true_type>
struct ToFFIType;

// Front-end
template<typename T>
ffi_type* GetFFIType()
{ return ToFFIType<T>::make(); }

// Primary template where we end up if we don't know what to do with the type
template<typename T, typename = std::true_type>
struct ToFFIType {
    static_assert( dependent_false_type<T>::value,
                   "Write your clever error message to explain why we ended up here" );

    static ffi_type* make() = delete;
};

// Trait-like to match what we want with ffi_type_pointer
template<typename T>
struct treat_as_pointer: or_<
    std::is_pointer<T>
    , std::is_array<T>
    , std::is_reference<T>
    , std::is_function<T>
> {};

template<typename T>
struct ToFFIType<T, typename treat_as_pointer<T>::type> {
    static ffi_type* make()
    { return &fii_type_pointer; }
};

// Matches enumeration types
template<typename T>
struct ToFFIType<T, typename std::is_enum<T>::type> {
    static ffi_type* make()
    {
        return ToFFIType<typename std::underlying_type<T>::type>::make();
    }
};

所有的专门化都很容易编写，所以我不会展示它们。但请注意，如果您愿意，您可以选择匹配例如std::is_integral并打开sizeof(T)，这与您对std::underlying_type所做的操作类似。

最后，这里是上面代码中假设的这两个实用程序的两个建议实现；显然，您不需要逐字使用它们，只要您以相同的方式编写其他东西。

// Same functionality as std::false_type but useful
// for static_assert in templates
template<typename Dummy>
struct dependent_false_type: std::false_type {};

// Disjunction of boolean TMP integral constants
// Take care to inherit from std::true_type/std::false_type so
// the previous SFINAE trick works
template<typename... T>
struct or_: std::false_type {};

// There likely are better implementations
template<typename Head, typename... Tail>
struct or_<Head, Tail...>: std::conditional<
    Head::value
    , std::true_type              // short circuit to desired base
    , typename or_<Tail...>::type // or inherit from recursive base
>::type {}; // Note: std::conditional is NOT the base

Answer 2

重载函数模板比专门化函数模板更容易，通常也更好。我将添加一个带有指针参数的函数版本，这样就可以在没有模板参数列表的情况下调用它：

inline ffi_type * GetFFITypeHelper( void* ) { return &ffi_type_void; }
inline ffi_type * GetFFITypeHelper( byte* ) { return &ffi_type_uchar; }
// ...

然后，您可以将enable_if用于您想要涵盖的更一般的情况。

template<typename T> auto GetFFITypeHelper( T* ) ->
    std::enable_if< std::is_function<T>::value, ffi_type* >::type
{ return &ffi_type_pointer; }
template<typename T> auto GetFFITypeHelper( T* ) ->
    std::enable_if< std::is_enum<T>::value, ffi_type* >::type
{ return GetFFITypeHelper( static_cast<std::underlying_type<T>::type*>(nullptr) ); }

在声明了所有这些重载之后，您想要的版本是：

template<typename T> ffi_type * GetFFIType()
{ return GetFFITypeHelper( static_cast<T*>(nullptr) ); }