如何在clang库中执行模板替换

How to perform template substitution in the clang library?

本文关键字：执行 替换 clang      更新时间：2023-10-16

具体来说，我们有一个C++源文件，如下所示：

template <int n>
struct N {};
struct B {
template <typename M>
using A = typename std::conditional<std::is_same<M, N<4>>::value,
int*, void*>::type;
};
template <typename T, T value>
struct F : B {};
template <>
struct F<decltype(&fopen), &fopen> : B {
template <typename M>
using A = double*;
};
template <>
struct F<decltype(&fclose), &fclose> : B {
template <typename M>
using A = typename std::conditional<std::is_same<M, N<16>>::value,
void*, char**>::type;
};
// More specialization of 'F' follows.

很容易找到N和F的ClassTemplateDecls，以及函数指针&fopen、&fclose等的QualType和FunctionDecl。但问题是如何在不修改源代码的情况下将这些参数替换为N、F和F:：A。

问题是：

  • 如何评估F<decltype(&fprintf), &fprintf>::A<N<4>>并知道它是int*
  • 如何评估F<decltype(&fopen), &fopen>::A<N<7>>并知道它是double*
  • 等等

我有一个部分解决方案，唯一需要注意的是，我不能让std::is_same<N<4>, N<4>>::value返回true。我可以接受这一点，因为我可以定义一个直接对值进行操作的constexpr方法。但我希望有人能对此给出一个正确的答案。

我已将完整的解决方案和修改后的输入放入https://gist.github.com/4178490.

我发现，要将参数替换为类模板并实例化它，可以：

  1. 使用参数将ClassTemplateDecl转换为ClassTemplateSpecializationDecl，以及
  2. 使用Sema:：InstantiateClass方法实例化专业化

方法Sema:：RequireCompleteType确实间接调用了InstantiateClass，并且需要较少的输入，所以我改为调用此方法。因此，我们将写：

/**
* Instantiate a class template.
*/
ClassTemplateSpecializationDecl* instantiate(ASTContext& ast, Sema& sema, 
DeclContext* parent,
ClassTemplateDecl* decl, 
ArrayRef<TemplateArgument> args) {
void* ins_point;
auto retval = decl->findSpecialization(args.data(), args.size(), ins_point);
if (retval == nullptr) {
retval = ClassTemplateSpecializationDecl::Create(ast, TTK_Class, parent, 
{}, {}, decl,
args.data(), args.size(),
nullptr);
decl->AddSpecialization(retval, ins_point);
}
bool is_incomplete = sema.RequireCompleteType({}, ast.getTypeDeclType(retval),
diag::err_incomplete_type);
return is_incomplete ? nullptr : retval;
}

此方法仅适用于ClassTemplateDecl。在这个问题中，我们还有一个TypeAliasTemplateDecl。为此，我将直接调用TemplateDeclInstantiator，因为这是唯一知道TypeAliasTemplateDecl的对象。也许这个方法也适用于ClassTemplateDecl，但我不能确定，因为单独使用TemplateDeclInstantiator似乎做得不够。

/**
* Instantiate a template alias (`template <...> using Foo = ...`).
*/
TypeAliasDecl* instantiate(ASTContext& ast, Sema& sema, DeclContext* parent,
TypeAliasTemplateDecl* decl,
ArrayRef<TemplateArgument> args) {
auto args_count = static_cast<unsigned>(args.size());
TemplateArgumentList arg_list {TemplateArgumentList::OnStack,
args.data(), args_count};
MultiLevelTemplateArgumentList multi_arg_list {arg_list};
TemplateDeclInstantiator instantiator {sema, parent, multi_arg_list};
auto instantiated = instantiator.Visit(decl);
if (auto inst_decl = dyn_cast<TypeAliasTemplateDecl>(instantiated)) {
return inst_decl->getTemplatedDecl();
}
return nullptr;
}

(我跳过了FunctionTemplateDecl，它超出了我的问题范围。)

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