一个模板元编程示例

代码

#include <iostream>
#include <type_traits>

// 基础模板定义
template <bool AddOrRemoveRef> struct Fun_;

// 偏特化：添加左值引用
template <>
struct Fun_<true>{
  template <typename T>
  using type = typename std::add_lvalue_reference<T>::type;
};

// 偏特化：移除引用
template <>
struct Fun_<false> {
  template<typename T>
  using type = typename std::remove_reference<T>::type;
};

// 正确的模板别名定义
template <bool AddOrRemove, typename T>
using Fun = typename Fun_<AddOrRemove>::template type<T>;

// 正确的Res_定义
template <typename T>
using Res_ = Fun<false, T>;

int main() {
    // 测试
    Res_<int&> h = 3;  // h的类型是int
    std::cout << h << std::endl;
    
    return 0;
}

这段代码展示了使用模板元编程技术实现的条件类型转换，根据布尔值参数决定添加左值引用或移除引用。下面逐步解析其工作原理：

1. 基础模板声明

template <bool AddOrRemoveRef> struct Fun_;

• 声明主模板Fun_，接受一个布尔值非类型参数AddOrRemoveRef

• 作用：作为分发开关，根据布尔值选择不同特化版本

2. 特化版本实现

(1) true 特化：添加左值引用

template <>
struct Fun_<true> {
  template <typename T>
  using type = typename std::add_lvalue_reference<T>::type;
};

• 当AddOrRemoveRef=true时激活

• 使用std::add_lvalue_reference将任意类型T转换为左值引用类型T&

• 示例：int → int&

(2) false 特化：移除引用

template <>
struct Fun_<false> {
  template<typename T>
  using type = typename std::remove_reference<T>::type;
};

• 当AddOrRemoveRef=false时激活

• 使用std::remove_reference移除类型的所有引用修饰

• 示例：int& → int, int&& → int

3. 统一接口封装

template <bool AddOrRemove, typename T>
using Fun = typename Fun_<AddOrRemove>::template type<T>;

• 创建别名模板Fun简化调用

• 关键语法：

  • typename：指明Fun_<AddOrRemove>::type是依赖类型名

  • template：指明type是依赖模板名

• 调用方式：Fun<flag, T> 根据flag选择转换操作

4. 特定功能封装

template <typename T>
using Res_ = Fun<false, T>;

• 固定false参数的便捷别名

• 专用功能：移除任何传入类型的引用

• 等价于：Res_<T> = std::remove_reference_t<T>

5. 测试代码分析

Res_<int&> h = 3;  // 等价于 int h = 3

1. Res_<int&> 实例化过程：

   • 通过Res_调用Fun<false, int&>

   • 激活Fun_<false>::type<int&>

   • 执行std::remove_reference<int&>::type → int

2. 变量h实际类型为int

3. 赋值3符合整型要求

设计模式总结

关键语法解析

using Fun = typename Fun_<B>::template type<T>;
// 1. typename   → 声明后面是类型（依赖名称解析）
// 2. template   → 表明type是模板（防止编译器误解析）
// 3. ::type     → 访问嵌套类型

典型应用场景

1. 通用类型处理框架中条件转换

2. 元函数转发时减少::type重复书写

3. 构建复杂类型运算的中间层

这种设计模式在标准库元编程中常见（如std::conditional的实现），通过布尔开关分发处理逻辑，提高模板代码的复用性和可读性。