C++ 编程基础（8）模版 | 8.4、类型萃取

C++中的类型萃取（Type Traits）是模板元编程的重要工具，用于在编译时获取和操作类型信息。类型萃取主要通过标准库中的<type_traits>头文件实现，提供了多种类型特性查询和操作的工具。

一、类型萃取

1、基本类型萃取

类型萃取的核心是模板类std::integral_constant，它封装了一个常量值和类型。常见的类型萃取工具包括：

• std::is_void<T>：判断T是否为void。
• std::is_integral<T>：判断T是否为整数类型。
• std::is_floating_point<T>：判断T是否为浮点类型。
• std::is_pointer<T>：判断T是否为指针类型。
• std::is_reference<T>：判断T是否为引用类型。
• std::is_const<T>：判断T是否为const类型。
• std::is_volatile<T>：判断T是否为volatile类型。

这些工具通过value成员提供布尔值结果，例如：

#include <type_traits>
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << std::is_integral<int>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    std::cout << std::is_floating_point<float>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    std::cout << std::is_pointer<int*>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    return 0;
}

2、类型修饰符操作

类型萃取还可以操作类型修饰符，如const和volatile：

• std::remove_const<T>：移除T的const修饰符。
• std::add_const<T>：添加const修饰符。
• std::remove_volatile<T>：移除volatile修饰符。
• std::add_volatile<T>：添加volatile修饰符。
• std::remove_cv<T>：移除const和volatile修饰符。
• std::add_cv<T>：添加const和volatile修饰符。

这些工具通过type成员提供结果类型，例如：

#include <type_traits>
#include <iostream>

int main() {
    typedef std::add_const<int>::type ConstInt;
    std::cout << std::is_const<ConstInt>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    return 0;
}

3、类型关系判断

类型萃取还可以判断类型间的关系：

• std::is_same<T, U>：判断T和U是否为同一类型。
• std::is_base_of<Base, Derived>：判断Base是否为Derived的基类。
• std::is_convertible<From, To>：判断From类型是否可以转换为To类型。

例如：

#include <type_traits>
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << std::is_same<int, int>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    std::cout << std::is_base_of<std::ios_base, std::ostream>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    std::cout << std::is_convertible<int, double>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    return 0;
}

4、类型转换

类型萃取还可以进行类型转换：

• std::decay<T>：模拟按值传递时的类型转换，移除引用和const/volatile修饰符，并将数组和函数转换为指针。
• std::remove_reference<T>：移除引用。
• std::add_pointer<T>：添加指针。

例如：

#include <type_traits>
#include <iostream>

int main() {
    typedef std::decay<int&>::type DecayedInt;
    std::cout << std::is_same<DecayedInt, int>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    return 0;
}

5、自定义类型萃取

可以通过模板特化自定义类型萃取。例如，定义一个判断类型是否为指针的萃取：

#include <type_traits>
#include <iostream>

template <typename T>
struct is_pointer {
    static const bool value = false;
};

template <typename T>
struct is_pointer<T*> {
    static const bool value = true;
};

int main() {
    std::cout << is_pointer<int>::value << std::endl; // 输出 0 (false)
    std::cout << is_pointer<int*>::value << std::endl; // 输出 1 (true)
    return 0;
}