如何判断C++模板类型是否为C风格字符串

Question

我正在尝试编写一个名为is_c_str的模板，以测试类型是否为c风格字符串。 我需要这个模板来尝试编写一个STL容器迭代器的模板特化中提到的to_string函数。

我需要区分c_str和其他类型的指针和迭代器，以便我可以按字面值表示第一个，并将指针/迭代器呈现为不透明的"itor"或"ptr"。 代码如下：

#include <iostream>
template<class T>
struct is_c_str
  : std::integral_constant<
  bool,
  !std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
> {};

int main() {
  auto sz = "Hello";  //Or: const char * sz = "Hello";
  int i;
  double d;
  std::cout << is_c_str<decltype(sz)>::value << ", "
        << is_c_str<decltype(i)>::value << ", "
        << is_c_str<decltype(d)>::value << std::endl;
}

然而，is_c_str 不仅可以捕获 const char *，还可以捕获 int 和 double。上述代码的输出结果为：

1, 1, 1

(截至gcc-4.8.1版本)。

我的问题是如何修复is_c_str以正确捕获C风格字符串？

- thor

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remove_reference<remove_cv<int>> 不就是 char * 吗？是的，没错。 - chris

为什么你需要这个？也许有更简单的方法来解决你原来的问题。 - Neil Kirk

请注意，char* 只是一个指向 char 的指针。只有当它指向以 null 结尾的数组时，它才是 C 风格的字符串。 - user3553031

请注意，wchar_t、char16_t和char32_t也可以用于C风格字符串，并且实际上已经在使用中。 - dyp

针对你的特定用例，我建议添加一个 template<class T> to_string(T * str); 的重载函数，并使用 SFINAE 进行限制，除非 std::decay_t<T> 是其中之一：char、wchar_t、char16_t 或 char32_t。 - T.C.

Answer 1

您想检查类型是否与char *相同，但您正在否定std::is_same的结果，这显然不会产生正确的结果。所以让我们把它移除。

template<class T>
struct is_c_str
  : std::integral_constant<
      bool,
      std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
> {};

然而，现在这将导致输出为0, 0, 0。问题在于remove_cv去除了顶层cv限定符，但char const *中的const并非顶层限定符。

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如果您想同时匹配char *和char const *，最简单的解决方法是：

template<class T>
struct is_c_str
  : std::integral_constant<
      bool,
      std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value ||
      std::is_same<char const *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
> {};

上述版本仍无法匹配char[]。如果您想要匹配它们，并减少组合std::remove_reference和std::remove_cv的冗长性，请改用std::decay。

template<class T>
struct is_c_str
  : std::integral_constant<
      bool,
      std::is_same<char const *, typename std::decay<T>::type>::value ||
      std::is_same<char *, typename std::decay<T>::type>::value
> {};

- Praetorian

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你可以使用std::decay_t来进一步减少冗长。 - Felix Glas

@Snps 这个问题没有标记 [tag:c++1y]，否则我同意你的观点。 - Praetorian

如果一个参数不是字符串数组类型（即不是字符串成员类型的数组），那么你可以轻松地证明它不是C风格字符串。但如果它是未知长度的字符串成员类型的数组，则无法这样做。此外，对于指向字符串的指针，问题更加复杂：你还需要知道元素数量。 - Deduplicator

Answer 2

我试过这个方法，似乎有效：

#include <iostream>

template<class T>
struct is_c_str : std::integral_constant<bool, false> {};

template<>
struct is_c_str<char*> : std::integral_constant<bool, true> {};

template<>
struct is_c_str<const char*> : std::integral_constant<bool, true> {};

int main() {
  auto sz = "Hello";
  int i;
  double d;
  std::cout << is_c_str<decltype(sz)>::value << ", "
        << is_c_str<decltype(i)>::value << ", "
        << is_c_str<decltype(d)>::value << std::endl;
}

很显然，列举每种情况并不像在std::integral_constant中使用通用谓词那样优雅。但是另一方面，这个谓词对于像我这样的白痴来说是外语，而“暴力”模板特化更加容易理解，在这种情况下也是可行的，因为只有少数特化。

- gpeche

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实际上还有其他答案没有涉及到的内容，例如 wchar_t、char、unsigned char、char16_t 和 char32_t。 - Rapptz

@Rapptz 我研究了一下，没有 std::is_character_type，所以你只能硬编码这样的列表。 - Potatoswatter

@Potatoswatter 是的，说实话这很遗憾。像这样的特性很容易自己定义，但标准库没有提供一个还是有点悲哀的。 - Rapptz

还可以使用std::true_type和std::false_type。 - Dominik Grabiec

Answer 3

sz的类型是char const*，但std::remove_cv<>只会移除顶层的const，因此你无法通过它来获取char*。相反，在使用std::decay<>完全分解类型后，您可以检查是否为char const*：

namespace detail
{
    template<class T>
    struct is_c_str : std::is_same<char const*, T> {};
}

template<class T>
struct is_c_str : detail::is_c_str<typename std::decay<T>::type> {};

int main() {
  auto sz = "Hello";
  int i;
  double d;
  std::cout << is_c_str<decltype(sz)>::value << ", "
            << is_c_str<decltype(i)>::value << ", "
            << is_c_str<decltype(d)>::value << std::endl;
}

您还错误地否定了条件。我也已经修复了这个问题。

Live Example

- David G

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sz 的类型是 const char *，因为 auto 被指定为衰减数组。 - chris

@Deduplicator和+chris：没错。谢谢你们。 - David G

Answer 4

已经有一些解决方案了，但由于最简单的解决方案非常简单，所以我将在这里记录下来。

template< typename, typename = void >
struct is_c_str
    : std::false_type {};

template< typename t >
struct is_c_str< t *,
    typename std::enable_if< std::is_same<
        typename std::decay< t >::type,
        char
    >::value >::type
>
    : std::true_type {};

当然，棘手的部分是分析指针类型内部的内容而不是指针类型本身。

- Potatoswatter

Answer 5

有几个问题。

1. The line

   !std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
   

   needs to be

   std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
   

2. Your logic of using typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value is flawed. It does not convert char const* to char*. It can convert char* const to char*.

您需要的是：

以下是必需品：

template<class T>
struct is_c_str
  : std::integral_constant<
  bool,
  std::is_same<char *, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value ||
  std::is_same<char const*, typename std::remove_reference<typename std::remove_cv<T>::type>::type>::value
> {};

- R Sahu