为什么Boost MPL有整数常量？

Question

由于您可以将整数值作为模板参数并对其进行算术运算，那么boost::mpl::int_<>和其他整数常量的动机是什么？这个动机在C++11中是否仍然适用？

- Brent

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如果您真的对此感兴趣，建议阅读《C++模板元编程》这本书，它由Boost MPL的主要作者撰写，详细解释了这些技术的动机。此外，这不仅适用于C++11，还在C++11中通过std::integral_constant标准化实现。 - Mikael Persson

Answer 1

简而言之，将值编码为类型可以使其在更多的地方使用，而不仅仅是一个简单的值。您可以对类型进行重载，但无法对值进行重载。

K-Ballo的答案非常好。

还有一些我认为很相关的内容。整数常量类型不仅作为模板参数有用，它们也可以作为函数参数和函数返回类型（在我的示例中使用C++11类型，但相同的论点适用于比它们更早的Boost类型）：

template<typename R, typename... Args>
  std::integral_constant<std::size_t, sizeof...(Args)> 
  arity(R (*)(Args...))
  { return {}; }

这个函数接受一个函数指针并返回一个类型，告诉您该函数需要多少参数。在有了constexpr函数之前，无法在常量表达式中调用函数，因此要询问“此函数类型需要多少参数？”您需要返回一种“类型”，并从中提取整数值。

即使语言中有了constexpr（这意味着上面的函数可以只使用"return sizeof...(Args);"，并且该整数值可在编译时使用），仍然存在对于整数常量类型的良好用途，例如标记分派：

template<typename T>
  void frobnicate(T&& t)
  {
    frob_impl(std::forward<T>(t), std::is_copy_constructible<T>{});
  }

这个frob_impl函数可以根据传入的第二个参数类型 integer_constant<bool, b> 进行重载：

template<typename T>
  void frob_impl(T&& t, std::true_type)
  {
    // do something
  }

template<typename T>
  void frob_impl(T&& t, std::false_type)
  {
    // do something else
  }

您可以尝试通过将布尔值作为模板参数来实现类似的功能：

frob_impl<std::is_copy_constructible<T>::value>(std::forward<T>(t));

但是无法对函数模板进行部分特化，因此您无法使frob_impl<true, T>和frob_impl<false, T>执行不同的操作。根据布尔常量的类型进行重载允许您基于“可复制构造”特性的值轻松执行不同的操作，在C++11中仍然非常有用。

常量还可以用于使用SFINAE实现特性。在C++03中，常规方法是具有返回两种不同大小类型（例如一个int和包含两个int的结构体）的重载函数，并使用sizeof测试“值”。在C++11中，函数可以返回true_type和false_type，这更具表现力，例如，测试“此类型是否具有名为foo的成员？”的特性可以使表示正结果的函数返回true_type，并使表示负结果的函数返回false_type，这有什么比这更清晰的呢？

作为标准库实现者，我经常使用true_type和false_type，因为很多编译时“问题”都有真/假答案，但是当我想要测试可能有超过两个不同结果的东西时，我会使用integral_constant的其他专门化。

- Jonathan Wakely

Answer 2

你可以将整数值设置为模板参数，但你不能同时将类型和非类型模板参数作为单个模板参数。简而言之，将非类型模板参数视为类型允许它们与MPL中的各种内容一起使用。

例如，考虑一个与类型一起工作并在序列中查找相等类型的元函数find。如果您希望将其用于非类型模板参数，则需要重新实现新算法“重载”，其中必须手动指定整数值的类型。现在想象一下，您想要将其与混合整数类型一起使用，就像语言的其他部分一样，或者您想要混合类型和非类型，您会得到一系列'overloads'的爆炸，也更难使用，因为您必须在每个非类型参数处指定其类型。

这种动机仍然适用于C++11。

除非我们有一些新规则允许从非类型模板参数转换为类型模板参数，否则这种动机仍将适用于C++ y 和任何其他版本。例如，每当您使用5并且模板请求一个类型时，请使用std::integral_constant< int, 5 >来实例化它。

- K-ballo

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C++y？我以为是C++1y？ - Andrew Tomazos

你能展示一些代码来说明问题，然后再展示一个可行的版本吗？ - Brent