前言
最近学习百度apollo源码,发现很多看不懂的代码,因才疏学浅,只能通过上网搜索,逐步理解,然后将理解完成的内容再次进行记录,其中参考了很多其他博主的博客。
我觉得对于程序员来说,看优秀的代码是进步最快的方式,看代码不仅要看懂代码,还要看明白设计者设计该部分代码的框架。
废话不多少,接下来看一下apollo中基于C++类型萃取实现的结构体成员变量或函数的存在性判断的宏定义:DEFINE_TYPE_TRAIT该宏定义位于:cyber/base/macros.h中。
源码
#define DEFINE_TYPE_TRAIT(name, func) \
template <typename T> \
struct name {
\
// 仅当T是一个类类型时,“Class::func”才是存在的,从而这个泛型函数的实例化才是可行的
// 否则,就将触发SFINAE
template <typename Class> \
static constexpr bool Test(decltype(&Class::func)*) {
\
return true; \
} \
// 仅当触发SFINAE时,编译器才会“被迫”选择这个版本
template <typename> \
static constexpr bool Test(...) {
\
return false; \
} \
\
static constexpr bool value = Test<T>(nullptr); \
}; \
\
template <typename T> \
constexpr bool name<T>::value;
解读
这个宏定义创建了一个struct name的结构体constexpr bool name<T>::value的变量。
第6-15行使用了SFINAE机制,定义了模版类型的Test函数。具体参看【C++深陷】之“decltype”和C++模板SFINAE特性与反射机制
从名字可以知道这段代码的目的是定义一个名为name的类型萃取器,这个萃取器的name::value是bool类型,可以判定T中是否有func函数。使用如下:
DEFINE_TYPE_TRAIT(HasByteSize, ByteSizeLong)
//定义HasByteSize的结构体,func为ByteSizeLong
DEFINE_TYPE_TRAIT 会根据宏参数 name 创建一个同名的类型萃取模板类,并检查模板类型参数 T 中是否包含与宏参数 func 同名的方法,若包含,则模板类的 value 成员被置为 true,否则置为 false。应该注意的是,func 在 T 中必须是公有的,否则无法被发现。
所以 DEFINE_TYPE_TRAIT(HasByteSize, ByteSizeLong) 的具体含义是:创建类型萃取模板类 HasByteSize,HasByteSize可检查模板类型参数 T 中是否包含 ByteSizeLong方法。
HasByteSize<A>::value \\ true 表示有A.ByteSizeLong()
//在宏定义中为name<T>::value,即HasByteSize.value, Test<T>(nullptr)
//这里的模版T就是A,那么4-7行Test模版中Class就是这里的A。
HasByteSize<B>::value \\ false 表示没有B.ByteSizeLong()
其中A和B可以是结构体或者类。
SFINAE机制
C++模板提供了一个SFINAE(subsitate failure is not an error)的机制(模板匹配失败不是错误),这是模板里面一个非常有意思的特性,利用这个机制可以检查一个结构体是否包含某个成员等操作。c++语言本身没有提供反射机制(也有利用pb实现反射),利用SFINAE机制,可以实现类似于反射的功能。
举例
#include <cstdlib>
#include <iostream>
// A类型包含size函数
struct A {
int size() {
return 0;
}
};
struct B {
int Size() {
return 1;
}
};
// type trait
template <typename T>
struct HasSize {
template <typename Class>
static constexpr bool Test(decltype(&Class::size)*) {
return true;
}
template<typename >
static constexpr bool Test(...) {
return false;
}
static constexpr bool value = Test<T>(nullptr);
};
int main() {
if (!HasSize<B>::value) {
std::cout << "hello world" <<std::endl;
}
return 0;
}
上面代码中,HasSize中有静态的常量value,它的初值是通过调用结构体的静态成员函数Test(nullptr)来初始化的。
而它有两个Test函数,且都是constexpr修饰的,这表明函数参数及返回值在编译器就要确定下来。
正是如此,如果Class有size函数,那么
static constexpr bool Test(decltype(&Class::size)*) {
return true;
}
在编译期就可以替换成功,即
static constexpr bool Test(Func *) {
return true;
}
value = Test(nullptr)也就自然而然被初始化为true。否则,便会是false。
运行上述结果,因为B::size()不存在,可以看到最后输出了结果。
参考
【C++深陷】之“decltype”
C++模板SFINAE特性与反射机制
由一道C++面试题引发的思考
深入探索单例设计模式:以百度 Apollo 为例
C++ type_traits和SFINAE的一点理解