std::common_type 实现方式

Question

只是为了了解它的工作原理，我查看了头文件type_traits中std::common_type的libstdc++实现。 我必须承认，我不太明白它是如何工作的。 这是它的代码：

/// common_type
template<typename... _Tp>
    struct common_type;

template<typename _Tp>
    struct common_type<_Tp>
    { typedef _Tp type; };

template<typename _Tp, typename _Up>
    struct common_type<_Tp, _Up>
    { typedef decltype(true ? declval<_Tp>() : declval<_Up>()) type; };

template<typename _Tp, typename _Up, typename... _Vp>
    struct common_type<_Tp, _Up, _Vp...>
    {
        typedef typename
        common_type<typename common_type<_Tp, _Up>::type, _Vp...>::type type;
    };

我很好地理解了第一个、第二个和第四个声明是如何工作的。然而，我无法理解第三个声明是如何工作的。有人可以尝试解释一下这里使用的机制吗？

- Morwenn

Answer 1

首先，std::declval<T>() 生成类型为 T 的右值。尝试对该值进行任何操作都将失败，因此它只能在未求值的上下文中使用。接下来，三目运算符推断其类型为两个参数的最专业公共类型（如果不存在这样的类型，则会失败）。因此，表达式的类型为

true? declval<T0>(): declval<T1>()

T0 和 T1 是最常见的专业类型。现在只需要将此表达式转换为类型并确保不对其进行评估即可。 decltype(expr) 就是这样做的。显然，逻辑的核心是两个参数版本：其他参数用于处理边界情况（一个参数）并利用两个参数版本来产生任意类型的通用类型。

- Dietmar Kühl

Answer 2

第三个版本使用“条件运算符”来确定通用类型。它的规则在标准的第5.16节中有详细描述，因此我不确定是否应该在此处复制它们。

简而言之，表达式：

boolean-expression ? second-operand : third-operand

如果第二和第三操作数存在"common type"，则使用该类型。然后使用decltype指示符将表达式转换为类型指示符。

- eq-

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+1，这是一篇关于“魔法”（magic）的好文章，包括三元运算符：条件之爱：FOREACH redux。 - David Rodríguez - dribeas

好的，我觉得我终于明白窍门了。所以这取决于三目运算符根据其操作数推导出其返回类型的事实。我没想到那个。谢谢！ - Morwenn

Answer 3

长话短说：decltype 让 C++ 编译器确定其最接近的祖先类型。

三元运算符的结果静态类型为两个可能表达式中最接近祖先的类型。

E.g:

A 继承自 B

X 继承自 Y，Y 继承自 B

<expression> ? <expression with static type A> : <expression with static type X> 
    = <expression with static type B>  // this is how the C++ parser sees it

这就是C++语言的工作原理。decltype使typedef成为该表达式结果的静态类型（无论C++编译器确定它是什么类型）。

- Bob Fincheimer

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在使用“祖先”这个词和继承的示例中，这有点误导性。确实会做到这一点，但它做得更多，如果其中一个类型可以转换为另一个类型，它将选择第二个类型。例如 (true? 1, 1.) 的类型是 double，因为 int 可以转换为 double，尽管没有“祖先”或“继承”。 - David Rodríguez - dribeas