对于实际指针类型，用于检测类似（可取消引用）类型的指针的模板函数失败

Question

我正在尝试编写一种机制来检测类型是否是 指针类型 类型。我的意思是它可以通过 operator*() 和 operator->().

取消引用

我有三个不同的结构，它们相应地专门化：

is_pointer_like_dereferencable 检查 operator*()
is_pointer_like_arrow_dereferencable 检查 operator->()
is_pointer_like 简单地结合了 1 和 2

我为 int, int*, ... 等非模板类型和 std::vector<...>, std::shared_ptr<...>, ....

等模板类型添加了专门化

但是，我在实现is_pointer_like_arrow_dereferencable的时候好像出错了。相关代码是

template <typename T, typename = void>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable : std::false_type 
{
};

template <typename T>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<T, std::enable_if_t<
                                                std::is_pointer_v<T> ||
                                                std::is_same_v<decltype(std::declval<T>().operator->()), std::add_pointer_t<T>>>
    > : std::true_type
{
};


template <template <typename...> typename P, typename T, typename... R>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<P<T, R...>, std::enable_if_t<
                                                std::is_same_v<decltype(std::declval<P<T, R...>>().operator->()), std::add_pointer_t<T>>>
    > : std::true_type
{
};

template <typename T>
constexpr bool is_pointer_like_arrow_dereferencable_v = is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>::value;

第二个结构应该检查非模板类型是否是实际的指针类型，或者该类型是否有箭头运算符 returns 指向自身的指针。但是当我使用下面的代码测试该机制时，指针类型（如 int* 未被正确检测到）。这是为什么？

template <typename T>
struct Test
{
    T& operator*()
    {
        return *this;
    }

    T* operator->()
    {
        return this;
    }
};   

void main()
{
    bool
        a = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int>, // false
        b = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int*>, // false, should be true
        c = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<vector<int>>, // false
        d = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<vector<int>*>, // false, should be true
        e = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<Test<int>>, // true
        f = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<Test<int>*>, // false, should be true
        g = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<shared_ptr<int>>, // true
        h = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<shared_ptr<int>*>, // false, should be true
        i = is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int***>; // false
}

is_pointer_like_dereferencable 结构仅在 std::is_same_v<...> 部分不同，它确实能正确检测实际指针类型。

它无法检测指针类型（std::is_pointer_v<...> 应该涵盖）这一事实对我来说没有任何意义。有人可以解释一下吗？

Answer 1

But when I test the mechanism with the code below, pointer types (like int* are not detected correctly). Why is that?

S.F.I.N.A.E.: 替换失败不是错误

因此，对于 int*，从 decltype(std::declval<T>().operator->() 开始替换失败，并且不考虑专业化。所以是用一般形式，所以std::false

您应该编写两个专业化：一个或指针，一个用于 operator->() 启用类。

奖励答案：我建议您传递一组辅助函数（仅声明）

，而不是 is_pointer_like_arrow_dereferencable（过于复杂，恕我直言）

template <typename>
std::false_type is_pointer_like (unsigned long);

template <typename T>
auto is_pointer_like (int)
   -> decltype( * std::declval<T>(), std::true_type{} );

template <typename T>
auto is_pointer_like (long)
   -> decltype( std::declval<T>().operator->(), std::true_type{} );

所以is_pointer_like_arrow_dereferencable可以简单地写成using

template <typename T>
using is_pointer_like_arrow_dereferencable = decltype(is_pointer_like<T>(0));

有助手is_pointer_like_arrow_dereferencable_v

template <typename T>
static auto const is_pointer_like_arrow_dereferencable_v
   = is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>::value;

以下是完整的工作示例

#include <type_traits>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

template <typename>
std::false_type is_pointer_like (unsigned long);

template <typename T>
auto is_pointer_like (int)
   -> decltype( * std::declval<T>(), std::true_type{} );

template <typename T>
auto is_pointer_like (long)
   -> decltype( std::declval<T>().operator->(), std::true_type{} );

template <typename T>
using is_pointer_like_arrow_dereferencable = decltype(is_pointer_like<T>(0));

template <typename T>
static auto const is_pointer_like_arrow_dereferencable_v
   = is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>::value;


template <typename T>
struct Test
 {
   T & operator*  () { return *this; }
   T * operator-> () { return  this; }
 }; 

int main()
 {
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int>
      << std::endl, // false
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int*>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<std::vector<int>>
      << std::endl, // false
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<std::vector<int>*>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<Test<int>>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<Test<int>*>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<std::shared_ptr<int>>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<std::shared_ptr<int>*>
      << std::endl, // true
   std::cout << is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<int***>
      << std::endl; // true
 }

Answer 2

首先，这个专业充其量是毫无意义的，但实际上是错误的：

template <template <typename...> typename P, typename T, typename... R>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<P<T, R...>,
    std::enable_if_t<
        std::is_same_v<
            decltype(std::declval<P<T, R...>>().operator->()), 
            std::add_pointer_t<T>>>
    > : std::true_type
{ };

class 具有所有类型参数的模板特化在类指针方面没有任何特别之处。因此，您不需要对 P<T, R...> 进行任何不同于 T 的处理。

现在这个专精也有问题：

template <typename T>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<T,
    std::enable_if_t<
        std::is_pointer_v<T> ||
        std::is_same_v<decltype(std::declval<T>().operator->()), std::add_pointer_t<T>>>
    > : std::true_type
{
};

首先，原始指针没有.operator->()。这使得整个布尔表达式的格式不正确，从而导致整个特化被抛出。短路发生在逐个表达式的基础上，但每个表达式仍然必须有效。

其次，-> 不必 return add_pointer_t<T>。 std::vector<X>::iterator::operator-> return 是 X*，而不是 iterator*。所以那只是检查错误的东西。

我们可以让基本情况检查指针，只让特化检查所有类型的 .operator->（无论它们是否是 class 模板特化）：

template <typename T, typename = void>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable
    : std::is_pointer<T>
{ };

template <typename T>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<T, 
    void_t<decltype(std::declval<T>().operator->())>
    >
: std::true_type
{ };

也就是说，is_pointer 可能还不够，因为 int* 是 "arrow dereferenceable" 没有意义。所以你可能想做这样的事情：

template <typename T, typename = void>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable
    : std::false_type
{ };

template <typename T>
struct is_pointer_like_arrow_dereferencable<T*, void>
    : std::disjunction<std::is_class<T>, std::is_union<T>>
{ };

或类似的。

Answer 3

我建议使用 std::experimental::is_detected 然后只需：

template <typename T> dereferencable_type = decltype(*declval<T>());
template <typename T> arrow_type = decltype(declval<T>().operator->());

template <typename T> is_dereferencable =
    std::experimental::is_detected<dereferencable_type, T>;
template <typename T> has_arrow = std::experimental::is_detected<arrow_type, T>;

然后组成那些特征：

template <typename T>
using is_pointer_like_dereferencable = is_dereferencable<T>;

template <typename T>
is_pointer_like_arrow_dereferencable = std::disjunction<std::is_pointer<T>, has_arrow<T>>;

template <typename T>
std::is_pointer_like = std::conjunction<is_pointer_like_dereferencable<T>,
                                        is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>>;

Answer 4

根据 Jarod42 的回答（我无法编译），我创建了以下代码片段 (C++17)，

#include "sys.h"    // Required for libcwd (debug output).
#include "debug.h"  // Required for libcwd (debug output).
#include <vector>
#include <memory>
#include <iostream>

//-----------------------------------------------------------------------------
// Start of implementation.

#include <experimental/type_traits>
#include <type_traits>

template<typename T> using dereferencable_type =
    decltype(*std::declval<T>());
template<typename T> using arrow_type =
    decltype(std::declval<T>().operator->());

template<typename T> using is_dereferencable =
    std::experimental::is_detected<dereferencable_type, T>;

template<typename T> using has_arrow =
    std::experimental::is_detected<arrow_type, T>;

template<typename T> using is_pointer_like_dereferencable =
    is_dereferencable<T>;

template<typename T> using is_pointer_like_arrow_dereferencable =
    std::disjunction<std::is_pointer<T>, has_arrow<T>>;

template <typename T> using is_pointer_like =
    std::conjunction<is_pointer_like_dereferencable<T>,
                     is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>>;

template<typename T> inline constexpr bool is_pointer_like_dereferencable_v =
    is_pointer_like_dereferencable<T>::value;
template<typename T> inline constexpr bool is_pointer_like_arrow_dereferencable_v =
    is_pointer_like_arrow_dereferencable<T>::value;
template<typename T> inline constexpr bool is_pointer_like_v =
    is_pointer_like<T>::value;

// End of implementation
//-----------------------------------------------------------------------------

template<typename T>
struct TestNone
{
  static int const n;
};

template<typename T>
struct TestRef : public TestNone<T>
{
  T const& operator*() { return TestNone<T>::n; }
};

template<typename T>
struct TestArrow : public TestNone<T>
{
  TestArrow const* operator->() { return this; }
};

template<typename T>
struct TestBoth : virtual public TestRef<T>, virtual public TestArrow<T>
{
};

//static
template<typename T>
int const TestNone<T>::n = 42;

template<typename T>
void test()
{
  Dout(dc::notice|continued_cf, '"' <<
      libcwd::type_info_of<T>().demangled_name() << "\" is ");
  bool something = true;
  if (is_pointer_like_v<T>)
    Dout(dc::continued, "pointer-like.");
  else
  {
    if (is_pointer_like_arrow_dereferencable_v<T>)
      Dout(dc::continued, "arrow dereferencable; ");
    else
      something = is_pointer_like_dereferencable_v<T>;
    if (is_pointer_like_dereferencable_v<T>)
      Dout(dc::continued, "dereferencable; ");
  }
  if (!something)
    Dout(dc::continued, "not a pointer or pointer-like.");
  Dout(dc::finish, "");
}

int main()
{
  Debug(NAMESPACE_DEBUG::init());

  test<int>();
  test<int*>();
  test<std::vector<int>>();
  test<std::vector<int>*>();
  test<std::shared_ptr<int>>();
  test<std::shared_ptr<int>*>();
  test<std::shared_ptr<int***>>();
  test<TestNone<int>>();
  test<TestNone<int>*>();
  test<TestRef<int>>();
  test<TestRef<int>*>();
  test<TestArrow<int>>();
  test<TestArrow<int>*>();
  test<TestBoth<int>>();
  test<TestBoth<int>*>();
}

其中 sys.h 和 debug.h 是 'standard' headers 来自 git 子模块 cwds.

这将打印以下调试输出：

NOTICE : "int" is not a pointer or pointer-like.
NOTICE : "int*" is pointer-like.
NOTICE : "std::vector<int, std::allocator<int> >" is not a pointer or pointer-like.
NOTICE : "std::vector<int, std::allocator<int> >*" is pointer-like.
NOTICE : "std::shared_ptr<int>" is pointer-like.
NOTICE : "std::shared_ptr<int>*" is pointer-like.
NOTICE : "std::shared_ptr<int***>" is pointer-like.
NOTICE : "TestNone<int>" is not a pointer or pointer-like.
NOTICE : "TestNone<int>*" is pointer-like.
NOTICE : "TestRef<int>" is dereferencable;
NOTICE : "TestRef<int>*" is pointer-like.
NOTICE : "TestArrow<int>" is arrow dereferencable;
NOTICE : "TestArrow<int>*" is pointer-like.
NOTICE : "TestBoth<int>" is pointer-like.
NOTICE : "TestBoth<int>*" is pointer-like.

对于实际指针类型，用于检测类似（可取消引用）类型的指针的模板函数失败

Template function for detecting pointer like (dereferencable) types fails for actual pointer types

c++

templates

sfinae

template-meta-programming

c++17