Back to Basics: C++ Templates - Part 2

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档详细讨论了C++模板的高级主题，包括变量模板、SFINAE、标签调度、折叠表达式以及C++20的新特性。变量模板允许定义编译时常量，提高代码可读性。SFINAE是一种模板机制，允许在模板实例化失败时无声放弃，而标签调度通过使用空类标签实现函数重载。折叠表达式用于展开参数包，简化代码。C++20引入了概念（concepts）取代SFINAE，简化了条件表达式。

AI总结

《Back to Basics: C++ Templates - Part 2》总结如下：

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### 1. 变量模板（Variable Templates）
- **核心观点**：C++14引入了变量模板，允许定义如π或true_type等常量，使模板元编程（TMP）代码更易读。
- **关键信息**：
- 使用`integral_constant`辅助类存储编译时值。
- 通过`using`别名简化TMP代码，如`true_type`和`false_type`。
- 示例：`is_pointer`模板及其专门化版本，用于判断类型是否为指针。

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### 2. SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）
- **核心观点**：SFINAE是一种模板技术，当模板实例化失败时，编译器会默默忽略该失败，而不是报错。
- **关键信息**：
- 主要用于函数重载或专门化，允许更灵活的类型处理。
- 示例：`equal`函数的双版本（整数比较和浮点数比较），通过SFINAE实现类型相关的行为。
- SFINAE条件可以放在模板头、默认函数参数或返回类型中。

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### 3. 标签分发（Tag Dispatch）
- **核心观点**：标签分发是一种替代SFINAE的技术，通过空类标签作为函数参数实现函数重载。
- **关键信息**：
- 标签是空类，用于区分函数重载。
- 编译器优化会移除未使用的标签参数，性能无额外消耗。
- 示例：通过`floatingPoint`和`notFloatingPoint`标签实现`equal`函数的双版本。

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### 4. 变参数模板（Variadic Templates）
- **核心观点**：C++11引入了变参数模板，允许模板接受任意数量的参数。
- **关键信息**：
- 结合`Normalize`函数和折叠表达式实现字符串拼接。
- 示例：`BuildCSVLine`函数通过变参数模板和折叠表达式连接多个参数，生成CSV格式字符串。

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### 5. 折叠表达式（Fold Expressions）
- **核心观点**：C++17引入了折叠表达式，用于展开参数包，简化递归代码。
- **关键信息**：
- 支持单元操作和二元操作，提供左折叠和右折叠两种形式。
- 示例：`BuildCSVLine`函数使用左折叠连接字符串，避免递归。

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### 6. 概念（C++20 Concepts）
- **核心观点**：C++20引入了概念（Concepts），可以替代SFINAE，提供更强大的类型约束。
- **关键信息**：
- 通过`requires`子句定义类型条件，使代码更干净和表达式更强大。
- 示例：`equal`函数通过概念实现整数和浮点数的双版本。

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### 7. 模板模板参数（Template Template Parameters）
- **核心观点**：模板模板参数允许模板接受另一个模板作为参数。
- **关键信息**：
- 模板模板参数的参数列表可以被推导。
- 支持默认参数，使用时更灵活。
- 示例：`Fun`函数模板接受`Container`模板模板参数，用于遍历容器元素。

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以上是文档的核心内容总结，涵盖了C++模板的多个高级特性及其应用场景。