C++98/03 std::is_constructible 实现

Question

我的爱好库的基本组件必须与 C++98 和 C++11 编译器一起使用。 为了学习和享受自己，我创建了多种类型支持功能（如enable_if 、 conditional 、 is_same 、 is_integral等）的 C++98 实现，以便在没有 C++11 支持时使用它们。

然而，当我实施is_constructible我被卡住了。 是否有任何类型的模板魔术（某种 SFINAE）可以在没有 C++11 支持（ declval ）的情况下实现它？

当然，C++03 中没有可变参数模板支持，所以我将专门实现一些深度。 主要问题是是否有一种技术可以决定 T 是否可以从给定的类型构造。

Answer 1

这是可能的：

#include <iostream>

template<typename T, T Val>
struct integral_constant {
    typedef integral_constant type;
    typedef T value_type;
    enum {
        value = Val
    };
};

typedef integral_constant<bool, true> true_type;
typedef integral_constant<bool, false> false_type;

template<typename T>
struct remove_ref {
    typedef T type;
};

template<typename T>
struct remove_ref<T&> {
    typedef T type;
};

// is_base_of from https://stackoverflow.com/questions/2910979/how-does-is-base-of-work
namespace aux {
    typedef char yes[1];
    typedef char no[2];

    template <typename B, typename D>
    struct Host
    {
        operator B*() const;
        operator D*();
    };
}
template <typename B, typename D>
struct is_base_of
{
  template <typename T> 
  static aux::yes& check(D*, T);
  static aux::no& check(B*, int);

  static const bool value = sizeof(check(aux::Host<B,D>(), int())) == sizeof(aux::yes);
};

template<typename T>
struct remove_cv {
    typedef T type;
};
template<typename T>
struct remove_cv<const T> {
    typedef T type;
};
template<typename T>
struct remove_cv<volatile T> {
    typedef T type;
};
template<typename T>
struct remove_cv<const volatile T> {
    typedef T type;
};

template<typename T>
struct is_void : integral_constant<bool, false> {};
template<>
struct is_void<void> : integral_constant<bool, true> {};

template<class T>
struct type_identity {
    // Used to work around Visual C++ 2008's spurious error: "a function-style conversion to a built-in type can only take one argument"
    typedef T type;
};

template <bool, typename T, typename>
struct conditional {
    typedef T type;
};
template <typename T, typename U>
struct conditional<false, T, U> {
    typedef U type;
};


namespace aux {

template<typename T, typename U>
struct is_more_const : integral_constant<bool, false> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_const<const T, U> : integral_constant<bool, true> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_const<const T, const U> : integral_constant<bool, false> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_volatile : integral_constant<bool, false> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_volatile<volatile T, U> : integral_constant<bool, true> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_volatile<volatile T, volatile U> : integral_constant<bool, false> {};

template<typename T, typename U>
struct is_more_cv : integral_constant<bool, is_more_const<T,U>::value && is_more_volatile<T,U>::value> {};


    template<typename T>
    struct is_default_constructible {
        template<typename U>
        static yes& test(int(*)[sizeof(new U)]);
        template<typename U>
        static no& test(...);
        enum {
            value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes)
        };
    };    

    template<typename T, typename Arg>
    struct is_constructible_1 {
        template<typename U, typename Arg_>
        static yes& test(int(*)[sizeof(typename type_identity<U>::type(static_cast<Arg_>(*((typename remove_ref<Arg_>::type*)0))))]);
        template<typename U, typename Arg_>
        static no& test(...);
        enum {
            value = sizeof(test<T, Arg>(0)) == sizeof(yes)
        };
    };   

    // Base pointer construct from Derived Pointer
    template<typename T, typename U>
    struct is_constructible_1<T*, U*>
        : conditional<
            is_void<typename remove_cv<T>::type>::value,
            integral_constant<bool, true>,
            typename conditional<
                is_void<typename remove_cv<U>::type>::value,
                integral_constant<bool, false>,
                typename conditional<
                    is_more_cv<T, U>::value,
                    integral_constant<bool, false>,
                    is_base_of<T,U>
                >::type
            >::type
        >::type
    {};

    // Base pointer construct from Derived Pointer
    template<typename T, typename U>
    struct is_constructible_1<T&, U&>
        : conditional<
            is_more_cv<T, U>::value,
            integral_constant<bool, false>,
            is_base_of<T,U>
        >::type
    {};


    template<typename T, typename Arg1, typename Arg2>
    struct is_constructible_2 {
        template<typename U, typename Arg1_, typename Arg2_>
        static yes& test(int(*)[
            sizeof(typename type_identity<U>::type(
                static_cast<Arg1_>(*((typename remove_ref<Arg1_>::type*)0)),
                static_cast<Arg2_>(*((typename remove_ref<Arg2_>::type*)0))
                ))
            ]);
        template<typename U, typename Arg1_, typename Arg2_>
        static no& test(...);
        enum {
            value = sizeof(test<T, Arg1, Arg2>(0)) == sizeof(yes)
        };
    };
}

template<typename T, typename Arg1 = void, typename Arg2 = void>
struct is_constructible : integral_constant<bool, aux::is_constructible_2<T, Arg1, Arg2>::value> {

};

template<typename T, typename Arg>
struct is_constructible<T, Arg> : integral_constant<bool, aux::is_constructible_1<T, Arg>::value> {

};
template<typename T>
struct is_constructible<T> : integral_constant<bool, aux::is_default_constructible<T>::value> {

};

struct Foo {};
struct fuzz_explicit {};
struct fuzz_implicit {};
struct Fuzz {
    explicit Fuzz(fuzz_explicit);
    Fuzz(fuzz_implicit);
};
struct buzz_explicit {};
struct buzz_implicit {};
struct Buzz {
    explicit Buzz(buzz_explicit);
    Buzz(buzz_implicit);
};
struct Bar {
    Bar(int);
    Bar(int, double&);
    Bar(Fuzz);
    explicit Bar(Buzz);
};

struct Base {};
struct Derived : Base {};

#define TEST(X) std::cout << #X << X << '\n'

int main() {
    TEST((is_constructible<Foo>::value));
    TEST((is_constructible<Bar>::value));
    TEST((is_constructible<Foo, int>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, int>::value));
    TEST((is_constructible<Foo, const Foo&>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, Bar>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, int, double>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, int, double&>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, int, const double&>::value));
    TEST((is_constructible<int*, void*>::value));
    TEST((is_constructible<void*, int*>::value));
    TEST((is_constructible<Base&, Derived&>::value));
    TEST((is_constructible<Derived*, Base*>::value));
    // via Fuzz
    TEST((is_constructible<Bar, fuzz_explicit>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, fuzz_implicit>::value));
    // via Buzz
    TEST((is_constructible<Bar, buzz_explicit>::value));
    TEST((is_constructible<Bar, buzz_implicit>::value));
    // integer promotion
    TEST((is_constructible<Bar, char>::value));
    // integer conversion
    TEST((is_constructible<Bar, unsigned long>::value));
}

您可以进一步扩展 3、4、5、... 参数的 2 参数版本。

现场演示

---

这适用于g++ 4.4.7

它不适用于 g++ 4.3.6

Answer 2

我认为Danh的想法很棒！ 只需稍作修改，我们就可以消除运算符 new。 （我有一个 C++98 enable_if 和 remove_reference 实现）。 提到的 int*, void* 案例也适用于此实现。 不需要新的操作员。 只有旧的 g++ 支持仍然存在......

/********** std::remove_cv replacement **********/
template< typename T >
struct remove_const
{
    typedef T type;
};

template< typename T >
struct remove_const< const T >
{
    typedef T type;
};


template< typename T >
struct remove_volatile
{
    typedef T type;
};

template< typename T >
struct remove_volatile< volatile T >
{
    typedef T type;
};


template< typename T >
struct remove_cv
{
    typedef typename remove_volatile< typename remove_const< T >::type >::type type;
};


/********** std::is_pointer replacement *********/
template< typename T >
struct is_pointer_helper
{
    static const bool value = false;
};

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

template< typename T >
struct is_pointer
{
    static const bool value = is_pointer_helper< typename remove_cv< T >::type >::value;
};


/********** std::enable_if replacement **********/
template< bool CONDITION, typename TYPE = void >
struct enable_if
{
};

template< typename TYPE >
struct enable_if< true, TYPE >
{
    typedef TYPE type;
};


/****** std::remove_reference replacement *******/
template< typename T >
struct remove_reference
{
    typedef T type;
};

template< typename T >
struct remove_reference< T& >
{
    typedef T type;
};


/******* std::is_constructible replacement ******/
template< typename T, typename AT_1 = void, typename AT_2 = void, typename AT_3 = void, typename AT_4 = void >
class is_constructible_impl
{
private:
    template< typename C_T, typename C_AT_1, typename C_AT_2, typename C_AT_3, typename C_AT_4 >
    static bool test(
        typename c_std::enable_if<
            sizeof( C_T ) ==
            sizeof( C_T(
                static_cast< C_AT_1 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_1 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_2 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_2 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_3 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_3 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_4 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_4 >::type* >( NULL ) )
            ) )
        >::type*
    );

    template< typename, typename, typename, typename, typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T, AT_1, AT_2, AT_3, AT_4 >( NULL ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T, typename AT_1, typename AT_2, typename AT_3 >
class is_constructible_impl< T, AT_1, AT_2, AT_3, void >
{
private:
    template< typename C_T, typename C_AT_1, typename C_AT_2, typename C_AT_3 >
    static bool test(
        typename c_std::enable_if<
            sizeof( C_T ) ==
            sizeof( C_T(
                static_cast< C_AT_1 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_1 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_2 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_2 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_3 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_3 >::type* >( NULL ) )
            ) )
        >::type*
    );

    template< typename, typename, typename, typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T, AT_1, AT_2, AT_3 >( NULL ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T, typename AT_1, typename AT_2 >
class is_constructible_impl< T, AT_1, AT_2, void, void >
{
private:

    template< typename C_T, typename C_AT_1, typename C_AT_2 >
    static bool test(
        typename c_std::enable_if<
            sizeof( C_T ) ==
            sizeof( C_T(
                static_cast< C_AT_1 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_1 >::type* >( NULL ) ),
                static_cast< C_AT_2 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_2 >::type* >( NULL ) )
            ) )
        >::type*
    );

    template< typename, typename, typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T, AT_1, AT_2 >( NULL ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T, typename AT_1 >
class is_constructible_impl< T, AT_1, void, void, void >
{
private:
    template< typename C_T, typename C_AT_1 >
    static bool test(
        typename c_std::enable_if<
            sizeof( C_T ) ==
            sizeof( C_T(
                static_cast< C_AT_1 >( *static_cast< typename c_std::remove_reference< C_AT_1 >::type* >( NULL ) )
            ) )
        >::type*
    );

    template< typename, typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T, AT_1 >( NULL ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T >
class is_constructible_impl< T, void, void, void, void >
{
private:
    template< typename C_T >
    static C_T testFun( C_T );

    template< typename C_T >
    static bool test( typename c_std::enable_if< sizeof( C_T ) == sizeof( testFun( C_T() ) ) >::type* );

    template< typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T >( NULL ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T, typename AT_1 = void, typename AT_2 = void, typename AT_3 = void, typename AT_4 = void >
class is_constructible_impl_ptr
{
public:
    static const bool value = false;
};

template< typename T, typename AT_1 >
class is_constructible_impl_ptr< T, AT_1, typename enable_if< is_pointer< typename remove_reference< T >::type >::value, void >::type, void, void >
{
private:
    template< typename C_T >
    static bool test( C_T );

    template< typename >
    static int test( ... );

public:
    static const bool value = ( sizeof( test< T >( static_cast< AT_1 >( NULL ) ) ) == sizeof( bool ) );
};

template< typename T >
class is_constructible_impl_ptr< T, void, void, void, void >
{
public:
    static const bool value = true;
};

template< typename T, typename AT_1 = void, typename AT_2 = void, typename AT_3 = void, typename AT_4 = void >
class is_constructible
{
public:
    static const bool value = (
        is_pointer< typename remove_reference< T >::type >::value ?
            is_constructible_impl_ptr< T, AT_1, AT_2, AT_3, AT_4 >::value :
            is_constructible_impl< T, AT_1, AT_2, AT_3, AT_4 >::value
    );
};

Answer 3

要实现完全符合的is_constructible ，编译器支持是必要的。 问题不在于可变参数模板模拟或select idiom(sizeof over decltype) 。

实际上甚至在 gcc 8.x(4.x to 7.x) 之前， is_constructible<To, From>上就有一个 bug，因为它纯粹是由库代码实现的。 当To是引用类型（即T&或T&& ）时会发生错误。 这同样适用于 clang libc++ 的库版本__libcpp_is_constructible<To, From> ，但由于 c++11 的支持，clang 对__is_constructible()具有编译器支持，因此这从来都不是真正的问题。

不符合的情况是，在构造引用时，clang(libc++) 和 gcc(libstdc++) 使用的纯库实现使用 SFINAE 来检查static_cast<To>(declval<From>())是否格式正确。 但是有两种情况您必须显式使用cast而不是初始化语法（即T t(args...) ）：

1. 当从基类的引用转换为派生类的引用时：
   static_cast<Derived&>(declval<Base&>())是有效的，但您必须始终明确使用Base& bref; Derived& dref = bref; ，即Base& bref; Derived& dref = bref; Base& bref; Derived& dref = bref; 不起作用，您必须使用Derived& dref = static_cast<Derived&>(bref) 。
2. 当从左值引用转换为右值引用时：
   static_cast<A&&>(declval<A&>())是有效的（您熟悉的 std::move()），但您必须始终明确使用A& lref; A&& ref = lref; ，即A& lref; A&& ref = lref; A& lref; A&& ref = lref; 不起作用，您必须使用A&& ref = static_cast<A&&>(lref); （即A&& ref = std::move(lref); ）

为了解决这种误报，除了 SFINAE 转换检查之外， libc++ 和 libstdc++ 中已经存在额外的检查，以确保强制转换不是上述情况。

但这引入了一个新问题：如果存在用户定义的（显式）转换，则__is_constructible()是有效的。 但是当转换也是上述场景之一时，就会发生假阴性。

例如，下面的代码演示了从基础到派生引用的转换场景。 将Base&转换为D1&或D2&需要显式转换，但是，还有一个用户定义的显式转换可以将Base(&)转换为D1& 。 所以is_constructible<D1&, Base&>::value评估为真，而is_constructible<D2&, Base&>::value评估为假。

struct D1;
struct D2;
struct Base {
    explicit operator D1&();
};

struct D1 : Base {
    D1(const D1&) = delete;
};
struct D2 : Base {};

int BtoD1() { // should be true
    return std::is_constructible<D1&, Base&>::value;
}
int BtoD2() { // should be false
    return std::is_constructible<D2&, Base&>::value;
}

但是库实现将两者都报告为错误。 Godbolt 链接自行尝试。 您可以在 clang / gcc(<7) / gcc(>=8) 之间切换以查看结果如何变化。

Answer 4

上面的答案太棒了。 但是，新手可能很难理解。

这是一个非常非常简单的解决方案，尽管它牺牲了大部分的可移植性。

#include <cctype>

template<typename T>
struct is_default_constructible {
    template<typename U>
        static int8_t test(int(*)[sizeof(new U)]);
    template<typename U>
        static int16_t test(...);
    enum {
        value = sizeof(test<T>(0)) == 1
    };
};

这是一个演示

class Test1 {
public:
    Test1() = delete;
};
class Test2 {
public:
    Test2();
};

int main() {
    std::cout << is_default_constructible<Test1>::value
        << is_default_constructible<Test2>::value;
}