C++ 类型萃取

一、概念

类型萃取（Type Traits）是C++模板元编程中的一种技术，用于在编译时获取和操作类型的信息。通过类型萃取，可以在编译时根据类型的特性（如是否为指针、是否为整数类型、是否有构造函数等）进行不同的操作或优化。

类型萃取通常依赖于C++标准库中的<type_traits>头文件，该头文件定义了一系列模板类和工具，用于查询和操作类型的属性。

二、核心思想

通过模板特化和编译时的类型推导，提取类型的特性或对类型进行转换。例如：

判断一个类型是否为指针。
判断一个类型是否为整数类型。
移除类型的引用或const限定符。
根据条件选择不同的类型
…

三、常见用途

1、类型检查
判断类型是否具有某种特性（如是否为指针、是否为类类型等）。
如：std::is_pointer<T>::value，判断T是否为指针类型。
2、类型转换
对类型进行修改，例如移除引用、移除const限定符等。
如：std::remove_reference<T>::type，移除T的引用。
3、条件选择类型
根据条件选择不同的类型。
如：std::conditional<条件, T1, T2>::type，如果条件为真，选择T1，否则选择T2。
4、优化代码
根据类型特性选择不同的实现。
如，对POD（Plain Old Data）类型使用memcpy，对非POD类型使用构造函数。

常见的类型萃取工具：

std::is_pointer<T>：判断是否为指针。
std::is_integral<T>：判断是否为整数类型。
std::is_class<T>：判断是否为类类型。
std::remove_reference<T>：移除引用。
std::remove_const<T>：移除const限定符。
std::conditional<条件, T1, T2>：根据条件选择类型。
std::enable_if<条件, T>：根据条件启用或禁用模板。

四、代码示例

4.1、判断类型是否为指针

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void check_pointer(T value) {
    if (std::is_pointer<T>::value) {
        std::cout << "T is a pointer type." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "T is not a pointer type." << std::endl;
    }
}

int main() {
    int a = 10;
    int* p = &a;
    check_pointer(a); // 输出：T is not a pointer type.
    check_pointer(p); // 输出：T is a pointer type.
    return 0;
}

4.2、移除类型的引用

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void remove_reference_example(T value) {
   typename std::remove_reference<T>::type no_ref = value;
   std::cout << "Type after removing reference: " << typeid(no_ref).name() << std::endl;
}

int main() {
   int a = 10;
   int& ref = a;
   remove_reference_example(ref); // 输出：Type after removing reference: int
   return 0;
}

4.3、条件选择型

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void conditional_example() {
   typename std::conditional<std::is_integral<T>::value, int, double>::type value;
   value = 10;
   std::cout << "Selected type: " << typeid(value).name() << std::endl;
}

int main() {
   conditional_example<int>();    // 输出：Selected type: int
   conditional_example<double>(); // 输出：Selected type: double
   return 0;
}