网站 文件夹 上传,镇江网友之家,上海嘉定区网站建设,wordpress批量修改文章信息文章目录 一、引言二、std::is_invocable 概述代码示例输出结果 三、std::is_invocable 的工作原理简化实现示例 四、std::is_invocable 的相关变体1. std::is_invocable_r2. std::is_nothrow_invocable 和 std::is_nothrow_invocable_r 五、使用场景1. 模板元编程2. 泛型算法 … 文章目录 一、引言二、std::is_invocable 概述代码示例输出结果 三、std::is_invocable 的工作原理简化实现示例 四、std::is_invocable 的相关变体1. std::is_invocable_r2. std::is_nothrow_invocable 和 std::is_nothrow_invocable_r 五、使用场景1. 模板元编程2. 泛型算法 六、注意事项七、结论 一、引言
在现代 C 编程中我们经常会编写一些通用的代码这些代码需要处理不同类型的可调用对象如函数、函数指针、成员函数指针、lambda 表达式等。在使用这些可调用对象之前我们可能需要在编译时就确定它们是否可以以特定的参数列表进行调用。C17 引入的 std::is_invocable 系列类型特征就为我们提供了这样的能力它允许我们在编译时进行调用可行性的检查从而增强代码的健壮性和通用性。
二、std::is_invocable 概述
std::is_invocable 是定义在 type_traits 头文件中的一个模板元函数。它用于在编译时检查一个可调用对象是否可以使用给定的参数类型进行调用。std::is_invocable 有多个重载形式基本形式如下
template class F, class... Args
struct is_invocable;template class F, class... Args
inline constexpr bool is_invocable_v is_invocableF, Args...::value;代码示例
#include iostream
#include type_traits// 普通函数
void foo(int x) {std::cout foo called with x std::endl;
}int main() {std::cout std::boolalpha;// 检查 foo 是否可以用 int 类型参数调用std::cout Is foo invocable with int? std::is_invocable_vdecltype(foo), int std::endl;// 检查 foo 是否可以用 double 类型参数调用隐式转换可行std::cout Is foo invocable with double? std::is_invocable_vdecltype(foo), double std::endl;return 0;
}输出结果
Is foo invocable with int? true
Is foo invocable with double? true在上述代码中我们定义了一个普通函数 foo它接受一个 int 类型的参数。然后使用 std::is_invocable_v 检查 foo 是否可以用 int 和 double 类型的参数调用。由于 double 可以隐式转换为 int所以两种检查结果都为 true。
三、std::is_invocable 的工作原理
std::is_invocable 的实现基于 SFINAESubstitution Failure Is Not An Error原则。当我们使用 std::is_invocableF, Args... 时编译器会尝试在编译时构造一个对可调用对象 F 的调用参数类型为 Args...。如果这个调用是合法的那么 std::is_invocableF, Args...::value 将为 true否则它将为 false。
简化实现示例
#include type_traits// 辅助模板用于检测调用是否可行
template typename F, typename... Args, typename void
struct is_invocable_helper : std::false_type {};template typename F, typename... Args
struct is_invocable_helperF, Args..., std::void_tdecltype(std::declvalF()(std::declvalArgs()...)): std::true_type {};// 定义 is_invocable
template typename F, typename... Args
struct is_invocable : is_invocable_helperF, Args... {};// 辅助模板用于打印结果
template typename F, typename... Args
void print_is_invocable() {std::cout Is callable with given args? is_invocableF, Args...::value std::endl;
}// 普通函数
void bar(int x) {}int main() {std::cout std::boolalpha;print_is_invocabledecltype(bar), int();return 0;
}在这个示例中我们定义了一个辅助模板 is_invocable_helper它使用 std::void_t 和 decltype 来检测对可调用对象 F 的调用是否合法。如果合法is_invocable_helper 将继承自 std::true_type否则它将继承自 std::false_type。
四、std::is_invocable 的相关变体
1. std::is_invocable_r
std::is_invocable_r 用于检查一个可调用对象是否可以使用给定的参数类型进行调用并且返回值可以隐式转换为指定的类型。
#include iostream
#include type_traitsint add(int a, int b) {return a b;
}int main() {std::cout std::boolalpha;// 检查 add 是否可以用 int, int 调用并返回 intstd::cout Is add invocable with int, int and return int? std::is_invocable_r_vint, decltype(add), int, int std::endl;// 检查 add 是否可以用 int, int 调用并返回 doublestd::cout Is add invocable with int, int and return double? std::is_invocable_r_vdouble, decltype(add), int, int std::endl;return 0;
}2. std::is_nothrow_invocable 和 std::is_nothrow_invocable_r
std::is_nothrow_invocable 检查一个可调用对象是否可以使用给定的参数类型进行调用并且调用过程不会抛出异常。std::is_nothrow_invocable_r 则在此基础上还要求返回值可以隐式转换为指定的类型。
#include iostream
#include type_traits// 不抛出异常的函数
void safe_foo(int x) noexcept {std::cout safe_foo called with x std::endl;
}int main() {std::cout std::boolalpha;// 检查 safe_foo 是否可以用 int 调用且不抛出异常std::cout Is safe_foo nothrow invocable with int? std::is_nothrow_invocable_vdecltype(safe_foo), int std::endl;return 0;
}五、使用场景
1. 模板元编程
在模板元编程中我们经常需要根据可调用对象的调用可行性来选择不同的实现路径。
#include iostream
#include type_traitstemplate typename F, typename... Args, std::enable_if_tstd::is_invocable_vF, Args..., int 0
auto call_if_invocable(F f, Args... args) {return std::forwardF(f)(std::forwardArgs(args)...);
}template typename F, typename... Args, std::enable_if_t!std::is_invocable_vF, Args..., int 0
void call_if_invocable(F, Args...) {std::cout Not invocable. std::endl;
}void baz(int x) {std::cout baz called with x std::endl;
}int main() {call_if_invocable(baz, 42);call_if_invocable([](double) {}, 10); // 这里不匹配调用输出 Not invocable.return 0;
}2. 泛型算法
在编写泛型算法时我们可以使用 std::is_invocable 来确保传入的可调用对象符合算法的要求。
#include iostream
#include vector
#include type_traitstemplate typename Container, typename Func, std::enable_if_tstd::is_invocable_vFunc, typename Container::value_type, int 0
void apply(Container c, Func f) {for (auto elem : c) {f(elem);}
}int main() {std::vectorint numbers {1, 2, 3, 4, 5};auto print [](int x) { std::cout x ; };apply(numbers, print);std::cout std::endl;return 0;
}六、注意事项
隐式转换std::is_invocable 会考虑参数的隐式转换。例如如果一个函数接受 int 类型的参数那么传入 short 或 char 类型的参数也会被认为是可调用的因为存在隐式转换。成员函数指针在使用成员函数指针时需要注意传递合适的对象实例作为第一个参数。例如对于一个成员函数 void MyClass::func()调用时需要传递 MyClass 的实例或指针。
#include iostream
#include type_traitsclass MyClass {
public:void member_func() {std::cout Member function called. std::endl;}
};int main() {std::cout std::boolalpha;// 检查成员函数指针是否可调用std::cout Is member_func invocable? std::is_invocable_vdecltype(MyClass::member_func), MyClass std::endl;return 0;
}七、结论
std::is_invocable 系列类型特征为 C 程序员提供了强大的编译时检查能力使得我们可以在编写通用代码时更加安全和高效。通过合理使用 std::is_invocable 及其变体我们可以避免在运行时出现调用错误提高代码的健壮性和可维护性。同时在模板元编程和泛型算法中std::is_invocable 也发挥着重要的作用。
