现代C++之SFINAE应用(小工具编写)
现代C++之SFINAE应用(小工具编写)
现代C++之SFINAE应用(小工具编写)
0.导语
现在考虑这个输入：
map<int, int> mp{
{1, 1},
{2, 4},
{3, 9}};
cout << mp << endl;
vector<vector<int>> vv{
{1, 1},
{2, 4},
{3, 9}};
cout << vv << endl;
输出：
{ 1 => 1, 2 => 4, 3 => 9 }
{ { 1, 1 }, { 2, 4 }, { 3, 9 } }
是不是有点像Python的print一样简单，但这背后实现也就仅仅不到100行的代码，本节来实现这种功能。
本文的代码是我修改自原作者代码，我的代码与原作者地址如下：
我修改后的代码地址：
https://github.com/Light-City/CPlusPlusThings/blob/master/tool/output/output_container.h
原作者代码的地址：
https://github.com/adah1972/output_container/blob/master/output_container.h
1.pair输出
输入：
pair<int, int> p{1, 2};
cout << p << endl;
输出：
(1, 2)
这个简单啊，直接重载<<操作符即可！
template<typename T, typename U>
std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const std::pair<T, U> &pr) {
os << '(' << pr.first << ", " << pr.second << ')';
return os;
}
2.是不是pair
C++ STL容器有很多，例如：map，vector等等，我们想要针对键值对的map输出如下格式：
key => value
针对不是键值对的采用下面输出：
(a, b)
在C++ STL中针对map这种如果键值对，那么它的value_type就是个pair，因此对于上述采用哪个输出，可以采用是不是pair来判断，因此先编写下面的是不是pair检测。
// 检测是否是pair
template<typename T>
struct is_pair : std::false_type {
};
template<typename T, typename U>
struct is_pair<std::pair<T, U>> : std::true_type {
};
template<typename T>
inline constexpr bool is_pair_v = is_pair<T>::value;
首先是一个模板结构体，紧接着是模板偏特化，分别继承了false_type、true_type，而继承之后就拥有了value属性，根据C++14特性，可以对访问value进行简化：is_pair_v<T>。
2.是否存在输出函数
使用SFINAE来检测是否可以直接输出：
// 检测是否可以直接输出
template<typename T>
struct has_output_function {
template<class U>
static auto output(U *ptr)
-> decltype(std::declval<std::ostream &>() << *ptr,
std::true_type());
template<class U>
static std::false_type output(...);
static constexpr bool value =
decltype(output<T>(nullptr))::value;
};
这里再提一下，当容器不能直接输出的时候，也就是第一个函数在std::declval<std::ostream &>() << *ptr会出错，但是在真正报错之前会去检测是否有重载函数，发现后面还有个output函数，最后决议不报错，这便是SFINAE。若可以直接输出，那就调用系统的输出了，否则调用后面自己写的，因此后面目标变为：针对没有输出函数的容器调用自己编写的输出函数。
3.针对没有输出函数的容器处理
通过enable_if_t限定调用<<重载操作符是针对没有输出函数的容器，内部逻辑很简单，第一次只输出元素，后面就输出,与元素，也就是用,分割元素，最后就是比较重要的output_element函数。
// 针对没有输出函数的容器处理
template<typename T,
typename = std::enable_if_t<!has_output_function_v<T>>>
auto operator<<(std::ostream &os, const T &container)
-> decltype(container.begin(), container.end(), os) {
os << "{ ";
if (!container.empty()) {
bool on_first_element = true;
for (auto elem:container) {
if (!on_first_element) {
os << ", ";
} else {
on_first_element = false;
}
output_element(os, elem, container);
}
}
os << " }";
return os;
}
ouput_element函数则是完成前面提到的功能，针对容器是关联式容器，按照=>格式输出，否则按照(,)输出。
下面原理还是SFINAE来实现的，当不是pair的时候就调用第二个重载函数了，否则就是第一个。
template<typename T, typename Cont>
auto output_element(std::ostream &os, const T &element,
const Cont &)
-> typename std::enable_if<is_pair<typename Cont::value_type>::value, bool>::type {
int ftype = ischarOrString(element.first);
int stype = ischarOrString(element.second);
output(element.first, ftype, os);
os << " => ";
output(element.second, stype, os);
return true;
}
template<typename T, typename Cont>
auto output_element(std::ostream &os, const T &element,
const Cont &)
-> typename std::enable_if<!is_pair<typename Cont::value_type>::value, bool>::type {
int etype = ischarOrString(element);
output(element, etype, os);
return false;
}
除此之外，原作者使用了标签分发也实现了这样的功能，它的如下：
template<typename T, typename Cont>
auto output_element(std::ostream& os, const T& element,
const Cont&, const std::true_type)
-> decltype(std::declval<typename Cont::key_type>(), os)
{
os << element.first << " => " << element.second;
return os;
}
template <typename T, typename Cont>
auto output_element(std::ostream& os, const T& element,
const Cont&, ...)
-> decltype(os)
{
os << element;
return os;
}
调用处则需要如下：
using element_type = decay_t<decltype(elem)>;
output_element(os,elem,container,is_pair<element_type>())
4.测试
#include <iostream>
#include <map>
#include <set>
#include <vector>
#include "output_container.h"
int main() {
map<int, int> mp{
{1, 1},
{2, 4},
{3, 9}};
cout << mp << endl;
vector<vector<int>> vv{
{1, 1},
{2, 4},
{3, 9}};
cout << vv << endl;
pair<int, int> p{1, 2};
cout << p << endl;
set<int> s{1, 2, 3};
cout << s << endl;
vector<char> v{'a', 'b'};
cout << v << endl;
set<char *> vs{"a", "b"};
cout << vs << endl;
map<int, char *> mm{
{1, "23"},
{2, "234hi"}
};
cout << mm << endl;
}
输出：
{ 1 => 1, 2 => 4, 3 => 9 }
{ { 1, 1 }, { 2, 4 }, { 3, 9 } }
(1, 2)
{ 1, 2, 3 }
{ 'a', 'b' }
{ "a", "b" }
{ 1 => "23", 2 => "234hi" }
腾讯云开发者
