книги хакеры / журнал хакер / 193_Optimized

hang

e

hang

e

C

E

C

E

X

X

-

d

-

d

F

i

F

i

t

t

P

D

o

P

D

o

NOW!

r

NOW!

r

BUY

Академия С++

BUY

to 110

to

w

m

w

m

w Click

o

w Click

o

w

w

.

.c

.

.c

p

df

e

p

df

e

g

g

n

n

-xcha

-x cha

РАЗРЫВНЕСУЩЕСТВУЮЩЕГОШАБЛОНА

ДАПОМОЖЕТНАМSTD::

Давай сделаем наш пример чуть более веселым —

С каждым годом в стандартную библиотеку добавляется все больше инструментов для ме-

уберем общий шаблон поведения для Some и func,

тапрограммирования. Как правило, все новое — это хорошо опробованное старое, поза-

оставив лишь уже написанные специализации

имствованное из библиотеки Boost.MPL и узаконенное. Нам все чаще требуется #include

Some<int> и func<double> и, конечно же, не трогая

<type_traits>, и все больше кода идет с применением развилок вида std::enable_if,

предварительное объявление.

все больше нам требуется знать на этапе компиляции, не является ли аргумент шаблона

Что в этом случае произойдет с шаблоном

целочисленным типом std::is_integral, или, например, сравнить два типа внутри ша-

create<T>? Он просто перестанет компилиро-

блона с помощью std::is_same, чтобы управлять поведением специализаций шаблона.

ваться для любого типа. Ведь для

create<int>

Вспомогательные структуры шаблона выстроены так, что компилируется только

не

существует

реализации

функции

func<int>,

та специализация, что дает истинность выражения, а специализации для ложного пове-

а для create<double> нет нужного Some<double>. Пер-

дения отсутствуют.

вая же попытка вставить в код вызов create для како-

Чтобы стало более понятно, рассмотрим подробнее std::enable_if. Этот шаблон за-

го-либо типа приведет к ошибке компиляции.

висит от истинности первого своего аргумента (второй опционален), и выражение вида

Чтобы оставить возможность работать функ-

std::enable_if<predicate>::type будет скомпилировано лишь для истинных выраже-

ции

create<T>,

нужно специализировать Some<T>

ний, делается это довольно просто — специализаци-

и func<T> хотя бы от одного типа одновременно.

ей от значения true:

Можно реализовать Some<double> или func<int>, на-

template <bool predicate_value,

пример так:

class result_type = void>

template <>

struct enable_if;

int func(int const& value)

template<class result_type>

{

struct enable_if<true, result_type>

return value;

{

}

typedef result_type type;

template <>

};

class Some<double>

{

Для значения false типа std::enable_if<P,

public:

T>::type компилятор просто не сможет создать спе-

explicit Some(double value)

циализацию шаблона, и это можно использовать, на-

}

: m_value(value*value) {

пример ограничив поведение ряда типов частичной

специализации шаблонной структуры или класса.

double get_value() const {

Здесь в помощь в качестве аргументов

}

return m_square;

std::enable_if могут быть использованы самые

разнообразные структуры-предикаты из того же

private:

<type_traits>: std::is_signed<T>::value истинно,

};

double m_square;

если тип T поддерживает тип знак + или - (что очень

удобно для отсечения поведения беззнаковых целых),

std::is_loating_point<T>::value истинно для ве-

Добавив две специализации, мы не только ожи-

щественных типов float и double, std::is_same<T1,

вили компиляцию специализаций create от типов

T2>::value истинно, если типы T1 и T2 совпадают.

int и double, получилось еще и так, что возвращать

Структур предикатов, помогающих нам, множе-

для этих типов алгоритм будет одни и те же значения.

ство, а если чего не хватает в std:: или boost::, мож-

Но поведение при этом будет разным!

но запросто сделать свою структуру.

Что ж, вводная часть завершена, переходим

к практике.

INFO

В C++ типы ведут себя по-разному и не всегда шаблонный алгоритм

ведет себя эффективно для всех типов. Зачастую, добавив специали-

зацию шаблона, мы получаем не только прирост производительности,

но и более понятное поведение программы в целом.

hang

e

hang

e

C

E

C

E

X

X

-

d

-

d

F

i

F

i

t

t

P

D

o

P

D

o

NOW!

r

NOW!

r

BUY

BUY

Откровения метапрограммиста

to

ХАКЕР 02 /193/ 2015

to

111

w

m

w

m

w Click

o

w Click

o

w

w

.

.c

.

.c

p

df

e

p

df

e

g

g

n

n

-xcha

-x cha

Попробуем-ка создать страшную функцию, возвращающую разный результат

для одинаковых и разных типов аргументов шаблона. В этом нам поможет

механизм частичной специализации для вспомогательной структуры

ВХОДПОШАБЛОНУСТРОГОВОСПРЕЩЕН

template <class result_type,

Чтобы начать программировать программный код и заняться всяческим метапрограмми-

class value_type>

рованием, попробуем-ка создать страшную функцию, возвращающую разный результат

struct type_cast

для одинаковых и разных типов аргументов шаблона. В этом нам поможет механизм ча-

{

стичной специализации для вспомогательной структуры.

static bool try_cast(result_type&,

Поскольку частичной специализации для функций не существует, внутри функции мы

value_type const&)

будем просто обращаться к простой соответствующей специализации структуры, у кото-

{

рой мы и зададим частичную специализацию:

static_assert(false,

"Здесь нужно понятное

template <class result_type,

сообщение об ошибке");

class value_type>

}

struct type_cast;

}

template <class result_type,

class value_type>

Таким образом, каждый раз, когда функция try_

bool try_safe_cast(result_type& result,

safe_cast пытается привести типы, для которых нет

{

value_type const& value)

соответствующей специализации структуры type_

return type_cast<result_type,

cast, будет выдаваться сообщение об ошибке компи-

ляции из общего шаблона.

}

value_type>::try_cast(result, value);

Заготовка готова, пора приступать к метапрограм-

мированию!

template <class same_type>

struct type_cast<same_type, same_type>

ПОМЕТАПРОГРАММИРУЙМНЕТУТ!

{

static bool try_cast(result_type& result,

Для начала нужно поправить объявление вспомо-

гательной структуры type_cast. Нам потребуется

{

value_type const& value)

дополнительный тип meta_type для логической раз-

result = value;

вилки без ущерба для передаваемых параметров

и неявного определения их типов. Теперь описание

}

return true;

шаблона структуры будет выглядеть чуть сложнее:

}

Очевидно, что мы создали

заготовку для функции без-

опасного

приведения

типов.

Функция основывается на типах

КАКУСТРОЕНЫПРЕДИКАТЫ

переданных в нее аргументов

и идет выполнять статический

Предикат — это обычная частичная специализация шаблонной структу-

метод try_cast у соответству-

ры. Например, для std::is_same в общем случае все выглядит примерно

ющей

специализации

струк-

так:

туры type_cast. В настоящий

template <class T1, class T2>

момент мы реализовали только

тривиальный случай, когда тип

struct is_same;

значения

совпадает с

типом

template <class T>

результата

и преобразование,

struct is_same<T,T>

по сути, не нужно. Переменной

{

результата просто присваивает-

static const bool value = true;

ся входящее значение, и всегда

};

возвращается true — признак

template <class T1, class T2>

успешного

приведения

типа

struct is_same

значения к типу результата.

{

Для

несовпадающих

типов

static const bool value = false;

сейчас

будет

выдана ошибка

};

компиляции с длинным не-

понятным текстом. Чтобы не-

Для совпадающих типов аргументов std::is_same компилятор C++

много

поправить

это

дело,

выберет подходящую специализацию, в данном

случае частичную

необходимо ввести общую ре-

с value = true, а для несовпадающих попадет в общую реализацию ша-

ализацию шаблона со static_

блона с value = false. Компилятор всегда пытается отыскать строго под-

assert(false,

…) в теле ме-

ходящую специализацию по типам аргументов и, лишь не найдя нужную,

тода try_cast — это сделает

идет в общую реализацию шаблона.

сообщение об

ошибке

более

понятным: