C++编译时类契约(即模板元编程）

C++ compile-time class contracts (ie, template-metaprogramming)

本文关键字：编程 编译 契约 C++      更新时间：2023-10-16

有什么模式可以定义编译时类契约吗？

我的目标是：

  • 可维护性-在大型代码库中，指定和验证编译时契约非常有用，这样依赖关系就显而易见了
  • 质量错误消息——与其抱怨模板内部的一行代码无法调用方法，不如揭露缺乏合同履行的情况

类似。。。

class StaticContract {
  static void Method();
};
class MeetsContract {
  static void Method();
};
// T must have all methods of StaticContract, or compile-time error.
template <class T /*   : StaticContract   */>
void DoSomething(T t);

我会接受：

  • 在编译时执行合同的方法
  • 捕获/记录编译时合同的模式
  • ｛静态方法、成员方法、typedefs等｝子集的解决方案
  • 重新定义我的问题陈述的解决方案
  • 最佳实践

在这一点上，我更喜欢的方法是借用Yakk的can_apply元函数：

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

把它放在安全的地方。然后，我们可以将类型的契约定义为我们期望有效的表达式。在这种情况下，我们需要一个名为Method:的非const成员函数

template <class T>
using StaticContract = decltype(std::declval<T&>().Method());

所以我们只需要它：

template <class T>
void DoSomething(T ) {
    static_assert(can_apply<StaticContract, T>::value, "!");
}

合同也可以任意复杂。也许你需要T是可复制和可增量的：

template <class T>
using StaticContract = decltype(
    std::declval<T&>().Method(),
    std::declval<T&>() = std::declval<T const&>(),
    ++std::declval<T&>()
    );

如果您选择该方法而不是static_assert方法，这也是自然的SFINAE能力。

这个技巧似乎提供了一个面包屑（在编译时检测typedef（模板元编程））

template<typename T>
struct void_ { typedef void type; };
template<typename T, typename = void>
struct Foo {};
template<typename T>
struct Foo <T, typename void_<typename T::const_iterator>::type> {
      void do_stuff(){ ... }
};

嗯，如何把它编织成一个可行的图案？

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