C++17:对参数包中的模板进行通用(基于多重继承?）检查

C++17: Generic (multiple-inheritance based?) check for template in parameter pack

本文关键字：多重继承 检查 参数 包中 C++17      更新时间：2023-10-16

我需要一些代码来检查某个模板是否是参数包的一部分。为了实现对普通类的检查，我使用了基于多重继承的方法，例如路易斯·迪翁(Louis Dionne)在这里或奥古斯丁·贝尔热(Agustín Bergé)在这里概述的方法。

类测试

这个想法是，您将包中的每个类T包装在一个PackEntry类中，然后PackIndex从所有PackEntry类继承。这样，如果您正在寻找一个类A，您需要做的就是检查PackIndex是否可以转换为正确的PackEntry。把所有东西放在一起，它看起来像这样：

#include <cstddef>
#include <utility>
template <class T>
struct PackEntry
{
using type = T;
};
template <class... Ts>
struct PackIndex : PackEntry<Ts>...
{};
template <class T, class... Ts>
struct PackSearcher
{
static constexpr std::false_type check(...);
// This overload is used if the PackIndex below 
// derives from PackEntry<T>, the overload above 
// otherwise. 
static constexpr std::true_type check(PackEntry<T>);
using type =
decltype(check(PackIndex<Ts...>{}));
static constexpr bool
value()
{
return type{};
}
};
template <class... Ts>
struct Pack
{
template<class T>
static constexpr bool has() {
return PackSearcher<T, Ts...>::value();
}
};
int main() {
static_assert(Pack<int, void>::has<int>());
static_assert(! Pack<int, void>::has<bool>());
}

测试特定模板

现在，这一切都很整洁，但是假设我有一个模板Tmpl，我想知道我的包是否包含该模板的任何专用化。如果模板具有特定形式，我很容易做到，比如template <std::size_t> class Tmpl {};基本上，唯一的区别是在PackSearcher(我现在称之为TmplPackSearcher，您使编译器为模板派生正确的N模板参数。

#include <cstddef>
#include <utility>
template <class T>
struct PackEntry
{
using type = T;
};
template <class... Ts>
struct PackIndex : PackEntry<Ts>...
{
};
template <template <std::size_t> class T, class... Ts>
struct TmplPackSearcher
{ 
static constexpr std::false_type check(...);
template <std::size_t N>
static constexpr std::true_type check(PackEntry<T<N>>);
using type =
decltype(check(PackIndex<Ts...>{}));
static constexpr bool
value()
{
return type{};
}
};
template <class... Ts>
struct Pack
{
template<template <std::size_t> class T>
static constexpr bool has_tmpl() {
return TmplPackSearcher<T, Ts...>::value();
}
};
template<std::size_t I>
class Tmpl {};
int main() {
static_assert(Pack<Tmpl<1>, int>::has_tmpl<Tmpl>());
static_assert(!Pack<int>::has_tmpl<Tmpl>());
}

问题

现在，我的问题是：如何在不假设模板外观的情况下测试参数包中是否存在模板？ 也就是说，我不想为template<std::size_t>、template<std::size_t, typename>、template <typename, typename>等编写单独的代码。

如果可以使用相同的多重继承技巧来完成，则奖励积分。

正如@MaxLanghof评论中提到的，甚至不可能声明接受任意类型模板的has_tmpl。可以使用不同的模板参数(template<std::size_t> class、template<std::size_t, typename> class、template <typename, typename> class等)重载has_tmpl，但需要无限数量的重载。

相反，让我们使用包装模板的类型，并公开我们需要的一切。最简单的 AFAIK 方法是 (ab) 使用 lambda：[]<std::size_t I>(type_identity<Tmpl<I>>){}.

然后问题几乎是微不足道的：has_tmpl可以简单地定义为返回(std::is_invocable_v<Lambda,type_identity<Ts>> || ...).

完整示例：

#include <type_traits>
template<class> struct type_identity {};
template <class... Ts>
struct Pack
{
template<class Lambda>
static constexpr bool has_tmpl(Lambda) {
return (std::is_invocable_v<Lambda, type_identity<Ts>> || ...);
}
};
template<std::size_t I>
class Tmpl {};
int main() {
static_assert(Pack<Tmpl<1>, int>::has_tmpl([]<std::size_t I>(type_identity<Tmpl<I>>){}));
static_assert(!Pack<int>::has_tmpl([]<std::size_t I>(type_identity<Tmpl<I>>){}));
}

请注意，这使用在 C++20 中标准化的 GNU 扩展(通用 lambda 的模板参数列表)。我认为这是无法避免的。

应该可以使用多重继承，但折叠表达;)

我希望这就是您正在寻找的(我实现了Pack类，但没有测试您的继承"技巧")。

#include <type_traits>
// just for testing
template <typename... Ts> struct Foo {};
template <typename... Ts> struct Bar {};
// compare templates
template <template <typename...> typename, typename>
struct is_same : std::false_type {};
template <template <typename...> typename T, typename... Ts>
struct is_same<T, T<Ts...>> : std::true_type {};
// find templates in list
template <template <typename...> typename T, typename... Pack>
struct searcher
: std::integral_constant<bool, std::disjunction_v<is_same<T, Pack>...>> {};
// your class (only template params changed)
template <class... Ts>
struct Pack {
template <template <typename...> class T>
static constexpr bool has_tmpl() {
return searcher<T, Ts...>::value;
}
};
int main() {
static_assert(Pack<int, long, Foo<int>>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(Pack<int, long, Foo<int, short>>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(Pack<int, long, Foo<int, short, long>>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(!Pack<int, long, long>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(!Pack<int, long, Bar<int>>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(!Pack<int, long, Bar<int, short>>::has_tmpl<Foo>());
static_assert(!Pack<int, long, Bar<int, short, long>>::has_tmpl<Foo>());
}
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