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c++ - 没有编译器 Hook ，哪些<type_traits>无法实现？

coder 2023-05-03 原文

C++ 11提供了标准的<type_traits>。

没有编译器挂钩，它们中的哪一个是不可能实现的？

  • 注1:通过编译器挂钩，我指的是任何非标准语言功能，例如__is_builtin...。
  • 注2:许多方法可以不使用钩子(Hook)来实现(请参见C++ Template Metaprogramming的第2章和/或Modern C++ Design的第2章)。
  • 注3:上一个问题中的spraff answer引用了N2984，其中某些类型特征包含以下注解:被认为需要编译器支持(感谢sehe)。

    • 最佳答案

    我已经写了一个完整的答案here-这项工作仍在进行中，因此即使我将文本剪切并粘贴到此答案中，我也会提供权威的超链接。

    另请参见libc++的Type traits intrinsic design文档。

    is_union
    is_union查询未通过任何其他方式公开的类的属性；
    在C++中，您可以使用类或结构进行的任何操作，也可以使用联合进行的操作。这个
    包括继承和获取成员指针。

    is_aggregate，is_literal_type，is_pod，is_standard_layout，has_virtual_destructor

    这些特征查询未通过任何其他方式公开的类的属性。
    本质上，结构或类是“黑匣子”。 C++语言使我们无法
    将其打开并检查其数据成员，以了解它们是否都是POD类型，或者是否
    它们中的任何一个都是private，或者该类具有任何constexpr构造函数(键is_literal_type的要求)。

    is_abstract
    is_abstract是一个有趣的案例。摘要的定义特征
    类类型是您无法获得该类型的值；所以例如
    格式不正确，以定义其参数或返回类型为抽象的函数，并且
    创建元素类型为抽象的数组类型的格式不正确。
    (奇怪的是，如果T是抽象的，那么SFINAE将适用于T[]，而不适用于T()。
    是否可以使用抽象的返回类型创建函数的类型；
    定义这种功能类型的实体格式不正确。)

    因此，我们可以使用以下方法非常接近is_abstract的正确实现
    这种SFINAE方法:

    template<class T, class> struct is_abstract_impl : true_type {};
template<class T> struct is_abstract_impl<T, void_t<T[]>> : false_type {};

template<class T> struct is_abstract : is_abstract_impl<remove_cv_t<T>, void> {};

    但是，有一个缺陷!如果T本身是模板类，例如vector<T>或basic_ostream<char>，那么仅形成T[]类型是可以接受的；在
    未评估的上下文，这将不会导致编译器实例化T的主体，因此编译器将不会检测到
    数组类型T[]。因此，在那种情况下SFINAE不会发生，我们将
    为is_abstract<basic_ostream<char>>给出错误的答案。

    在未评估的上下文中进行模板实例化的唯一原因是
    现代编译器提供__is_abstract(T)。

    is_final
    is_final查询未通过任何其他方式公开的类的属性。
    具体来说，派生类的基本说明符列表不是SFINAE上下文。我们不能
    利用enable_if_t询问“我可以创建一个从T派生的类吗？”因为如果我们
    无法创建这样的类，这将是一个很难的错误。

    是空的
    is_empty是一个有趣的案例。我们不能只问是否是sizeof (T) == 0，因为
    在C++中，不允许类型的大小为0；即使是一个空类也有sizeof (T) == 1。
    但是，由于“空基数”的存在，“空虚”的重要性足以使其具有类型特征
    优化:所有足够现代的编译器都会布局这两个类
    struct Derived : public T { int x; };

struct Underived { int x; };

    同样也就是说，他们不会在Derived中为空白留出任何空间T子对象。这表明我们至少可以在C++ 03中测试“空”的方法
    在所有足够现代的编译器上:只需定义以上两个类并询问
    是否sizeof (Derived) == sizeof (Underived)。不幸的是，从C++ 11开始，
    技巧不再起作用，因为T可能是最终的，并且该类的“最终性”
    类型不会通过其他任何方式公开!因此实现final的编译器供应商
    还必须公开类似__is_empty(T)的内容，以使标准库受益。

    is_enum
    is_enum是另一个有趣的情况。从技术上讲，我们可以实现这种类型特征
    通过观察，如果我们的T类型不是基本类型，即数组类型，
    指针类型，引用类型，成员指针，类或联合或函数
    类型，然后通过消除过程，它必须是枚举类型。但是，这种演绎
    如果编译器碰巧支持任何其他类型，则推理失败
    归入以上类别。因此，现代编译器公开__is_enum(T)。

    不属于以上任何类别的受支持类型的常见示例
    将是__int128_t。 libc++实际上检测到__int128_t的存在并包括
    归类为“整体类型”(在上面将其称为“基本类型”
    分类)，但我们的简单实现则没有。

    另一个示例是vector int，它支持Altivec vector 扩展。
    这种类型显然更“不完整”，但也“别无其他”，而且大多数
    当然不是枚举类型!

    is_trivially_constructible，is_trivially_assignable

    构造，分配和破坏的琐碎性都是
    没有通过其他任何方式公开的类。注意，有了这个基础
    我们不需要任何额外的魔术来查询默认构造的琐碎性，
    复制构造，移动任务等。代替，is_trivially_copy_constructible<T>在以下方面实现is_trivially_constructible<T, const T&>，依此类推。

    is_trivially_destructible

    由于历史原因，此内置编译器的名称不是__is_trivially_destructible(T)而是__has_trivial_destructor(T)。此外，事实证明内置
    即使对于具有删除的析构函数的类类型，其计算结果也为true!所以我们首先需要
    检查类型是否可破坏；然后，如果可以，我们可以询问内置的魔术
    那个破坏者是否确实微不足道。

    底层类型

    枚举的基本类型不会通过任何其他方式公开。你可以靠近
    通过获取sizeof(T)并将其与所有已知类型的大小进行比较，并询问
    通过T(-1) < T(0)获得底层类型的签名;但是这种方法仍然
    无法区分基础类型int和long在平台上的类型
    类型具有相同的宽度(在那些类型的平台上，long和long long之间也不相同)
    类型具有相同的宽度)。

    关于c++ - 没有编译器 Hook ，哪些<type_traits>无法实现？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20181702/

    amptype_traitscodebr的c++c++11typetraits

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