如何将模板模板与模板实例进行比较

How to compare a template template with a template instance?

本文关键字：比较 实例      更新时间：2023-10-16

首先，让我向您介绍一个部分解决方案：

template <template <class...> class,
        typename ...>
struct is_tbase_of:
  std::false_type
{ };
template <template <class...> class Type,
          typename ...Args>
struct is_tbase_of<Type, Type<Args...>>:
  std::true_type
{ };

在常见情况下，它是有效的：

is_tbase_of<std::vector, std::is_integral<int>>::value; // false
is_tbase_of<std::vector, std::vector<int>>::value;      // true

但是，它不适用于«meta return»模板模板，例如：

template <template <class ...> class T>
struct quote
{
  template <typename ...U>
  using type = T<U...>;
};
using QVec =  quote<std::vector>;
is_tbase_of<QVec::template type, std::vector<int>>::value; // false...

我尝试了很多方法，试图获得第二种类型的模板参数（以比较引用的类型专门化），但似乎无法使它们发挥作用。即使将is_tbase_of专门用于quote（这将是一个不太通用但足够的选项），似乎也会让我陷入模板模式匹配的黑暗角落。

您可以检查是否可以将U<Args...>更改为T<Args...>，然后检查结果是否保持不变：

#include <type_traits>
#include <vector>
struct is_tbase_of_impl
{
    struct err {};
    template <template <class...> class T, class U>
    static err test(U*);
    template <template <class...> class T, template <class...> class U, class... Args>
    static T<Args...> test(U<Args...>*);
};
template <template <class...> class T, class U>
using is_tbase_of
    = typename std::is_same< decltype(is_tbase_of_impl::test<T>((U*)0)), U >::type;
template <template <class...> class T>
struct quote
{
    template <class... U>
    using type = T<U...>;
};
using QVec = quote<std::vector>;
template <class...> struct S {};
static_assert( !is_tbase_of< std::vector, std::is_integral<int>  >::value, "" );
static_assert(  is_tbase_of< std::vector, std::vector<int>       >::value, "" );
static_assert(  is_tbase_of< QVec::type,  std::vector<int>       >::value, "" );
static_assert( !is_tbase_of< std::vector, S<int, int, int>       >::value, "" );
int main()
{
}

这是用直接模板结构元编程和SFINAE解决问题的一种尝试。

这个计划是两倍的。首先，一个traits类接受一个模板和一组参数，并回答"将一组参数应用于模板合法吗"。这是一个非常有用的结构：例如，给定一个SFINAE友好的result_of_t<F(Args...)>，您可以在一行中编写can_invoke<F(Args...)>。

其次，我们编写is_template_instance_of。这里的目标是采用T<Args...>类型和Z<?...>模板，并查看Z<Args...>是否与T<Args...>类型相同。我们使用上面的can_apply特征类来防止非法替换，然后做一个简单的is_same测试。

该解决方案会产生一些误报和漏报，这取决于你如何看待它。基本上，如果我们匹配的模板Z<?...>是一个不是直接别名的别名模板，它就不会像你预期的那样工作。如果它是一个直接的别名，你会很好。

事不宜迟，下面是实现。

第一，锅炉板类型包装：

template<class...>struct types {using type=types;};

在C++1z中有void_t，我在这里重新实现了它：

template<class...>struct voider{using type=void;};
template<class...Ts>using void_t=typename voider<Ts...>::type;

给定Z<?...>和types<Ts...>，检查Z<Ts...>是否有效：

template<template<class...>class Z, class types, class=void>
struct can_apply : std::false_type {};
template<template<class...>class Z, class...Ts>
struct can_apply<Z, types<Ts...>, void_t<Z<Ts...>>> : std::true_type {};

现在，SFINAE保护测试：

template<template<class...>class Z, class T, class=void>
struct is_template_instance_of : std::false_type {};
template<template<class...>class Z, template<class...>class Y, class... Ts>
struct is_template_instance_of<
  Z, Y<Ts...>,
  std::enable_if_t<can_apply< Z, types<Ts...> >{}>
> : std::is_same< Z<Ts...>, Y<Ts...> > {};

实例

原始实现不起作用的原因是，即使QVec::type<Args...>与std:vector<Args...>是同一类型，但QVec::type与std::vector不是同一个模板，因此它与部分专用化不匹配。

这可以从一个更简单的例子中看出：

template <template <typename...> class> struct test {
  static const bool value = false;
};
template <>
struct test<std::vector> {
  static const bool value = true;
};
test<std::vector>::value; // true
test<QVec::type>::value;  // false

以下是一种几乎有效的方法：

template <template <class...> class Type1,
          template <class...> class Type2,
          typename... Args>
struct is_tbase_of<Type1, Type2<Args...>>:
  std::is_same<Type1<Args...>,Type2<Args...>>
{
};

然而，正如@Alex所指出的，这并不能处理第二个模板的参数与第一个模板不兼容的情况。这可以使用enable_if:解决

template <template <class...> class, typename, typename=void>
struct is_tbase_of : std::false_type { };
template <template <class...> class Type1,
          template <class...> class Type2,
          typename... Args>
struct is_tbase_of<Type1, Type2<Args...>,
  typename std::enable_if<
    std::is_same<Type1<Args...>,Type2<Args...>>::value
  >::type>
  : std::true_type
{
};

如果将is_tbase_of专门化为quote就足够了，那么这应该有效：

template <template <class...> class Type,
          typename ...Args>
struct is_tbase_of<quote<Type>::template type, Type<Args...>>:
  std::true_type
{ };
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