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学习模板元编程（2）std::true_type/false_type

news 2025/8/4 7:18:36

实现原理

应用场景

条件编译

通过特化和继承，实现std::is_xxx系列

思路

举例

例子1，is_bool

例子2，is_ptr

实现原理

std::true_type/false_type是模板intergral_constant的两种实现：

using true_type = integral_constant<bool, true>;
using false_type = integral_constant<bool, false>;

应用场景

条件编译

先看一个不使用true_type/false_type，结果编译失败的例子。

编程者的用意是通过一个布尔型变量，配合一个模板类型参数T，控制类的行为：

#include <iostream>template<class T, bool b>
class fail
{
public:T a;fail(){if (b){a = 10;std::cout << a << std::endl;}else{a = "10";std::cout << a << std::endl;}}
};
int main(void)
{fail<int, true> f;std::cin.get();return 0;
}

编译失败：

诚然，a="10"这个分支是不会在运行时命中的，但是这个分支仍会在编译时被编译。而a是个整型（因为fail<int, true>），所以给整型赋值字符串将导致编译失败。

从上面的分析可以看出，运行时仍然保留了两个条件分支，是编译失败的原因。

现在使用std::true_type/false_type，让编译时就命中条件分支，并进行有选择的编译，避免语法错误。

#include <iostream>
//注:这里使用vs2013,而bool_constant是C++17标准引入的，所以这里手动定义
template<bool val>
using bool_constant = std::integral_constant<bool, val>;template<class T, bool b>
class fail
{
public:T a;fail(){
//注：这里一定要有()，
//否则func函数的输入参数就是一个类型bool_constant<b>，而不是一个变量
//而类型不能作为输入参数func(bool_constant<b>());}void func (std::true_type t){a = 10;std::cout << a << std::endl;}void func(std::false_type f){a = "10";std::cout << a << std::endl;}
};
int main(void)
{fail<int, true> f;std::cin.get();return 0;
}

编译通过，且正常运行：

这里采用的是模板匹配的办法，没有直接用true/false命中条件分支，而是先通过true/false实现bool_constant的具体类型（true_type/false_type）。利用类型的区别来匹配合适的func()。

具体实现时，要注意两点：

1 要用func(bool_constant<b>()),而不是func(bool_constant<b>)，因为bool_constant<b>只是个类型，不是变量，不能作为输入参数；

2 两个func()函数定义的时候（func(std::true_type), func(std::false_type)），里面还指明了具体的变量名(t,f)。其实也可以不指明变量名，因为这两个变量在函数体内没有用到，也不会因为没有变量名就影响匹配。

通过特化和继承，实现std::is_xxx系列

思路

先假定被判断的类型“不是”定义一个模板，既然不是，就继承false_type，然后再特化之，定义“是”的情况，既然是，就继承true_type。

举例

例子1，is_bool

#include <iostream>template<class T>
struct is_bool : std::false_type
{};template<>
struct is_bool<bool> : std::true_type
{};int main(void)
{std::cout << is_bool<int>() << std::endl;std::cout << is_bool<bool>() << std::endl;std::cin.get();return 0;
}

结果：

至于为什么cout可以直接输出is_bool<int/bool>()，它又不是一个简单的布尔型，而是一个自定义的结构体？那是因为类型转换函数的结果，参见类型转换运算符(conversion operator)-CSDN博客

例子2，is_ptr

代码：

#include <iostream>template<class T>
struct is_ptr : std::false_type
{};template<class T>
struct is_ptr<T *> : std::true_type
{};int main(void)
{std::cout << is_ptr<int>() << std::endl;std::cout << is_ptr<int *>() << std::endl;std::cin.get();return 0;
}

结果：