模板编程——std::is_pointer的分析-平芜编程栈

一、模板元编程库

在C++的标准库中提供了相关的元编程库，提供了一系列的对相关元编程相关的接口，极大的方便了开发者在元编程时的工作。在前面也分析过几个元编程的接口，今天接着分析一下指针处理的元编程接口std::is_pointer。

二、std::is_pointer

标准库中对其的定义为：

template<class T>structis_pointer;

说明也写得非常清楚，它只能检查T是不是一个对象或函数的指针，还特别注明了包括void指针但不包括成员指针。它提供了对cv限定符的支持，其可能实现的源码如下：

template<class T>structis_pointer:std::false_type{};template<class T>structis_pointer<T*>:std::true_type{};template<class T>structis_pointer<T*const>:std::true_type{};template<class T>structis_pointer<T*volatile>:std::true_type{};template<class T>structis_pointer<T*constvolatile>:std::true_type{};

std::true_type这哥俩用到的地方还是挺频繁的。这段代码没啥可解析的，在不同的库中，实现有些大同小异，但基本都差不多。再看一个cppreference的例子：

#include<type_traits>intmain(){structA{intm;voidf(){}};intA::*mem_data_ptr=&A::m;// a pointer to member datavoid(A::*mem_fun_ptr)()=&A::f;// a pointer to member functionstatic_assert(!std::is_pointer<A>::value&&!std::is_pointer_v<A>// same thing as above, but in C++17!&&!std::is_pointer<A>()// same as above, using inherited operator bool&&!std::is_pointer<A>{}// ditto&&!std::is_pointer<A>()()// same as above, using inherited operator()&&!std::is_pointer<A>{}()// ditto&&std::is_pointer_v<A*>&&std::is_pointer_v<Aconst*volatile>&&!std::is_pointer_v<A&>&&!std::is_pointer_v<decltype(mem_data_ptr)>&&!std::is_pointer_v<decltype(mem_fun_ptr)>&&std::is_pointer_v<void*>&&!std::is_pointer_v<int>&&std::is_pointer_v<int*>&&std::is_pointer_v<int**>&&!std::is_pointer_v<int[10]>&&!std::is_pointer_v<std::nullptr_t>&&std::is_pointer_v<void(*)()>);}

是不是觉得代码很easy，确实如此。但越是这样越是要小心。

三、问题和分析

将上面的代码改一下，直接传递进去一个多级指针会是什么样呢？比如下面这样：

class Demo{};intmain(){static_assert(std::is_pointer<Demo*>::value,"Demo is not a pointer type");static_assert(std::is_pointer<Demo**>::value,"Demo is not a pointer type");return0;}

这种情况顺利的通过了编译。表面上看上去没问题，如果只是单纯的处理指针可能觉得也没有什么问题啊。但实际上，如果实际的目的操作的是一个“*Demo”时，前者可以得到一个Demo的对象而后者只能得到一个Demo的指针，这就让后面的行为出现了异化。这对于普通编程来说还好发现，但对于模板编程时，可能就很难定位问题。这就需要进行预防性的处理。
有的开发者可能还没有细看说明，把成员内的指针提供给了这个接口应用，如下面这样：

structS{intfoo(){return0;}};intmain(){static_assert(std::is_pointer<decltype(&S::foo)>::value,"S::foo is not a member pointer");//static_assert(std::is_member_pointer<decltype(&S::foo)>::value, "S::foo is not a member pointer");//OKreturn0;}

这也是不正确的用法。说明中详细了表示了不支持成员指针的处理。所以在元编程的标准库中还提供了一个std::is_member_pointer，用来判断成员的指针属性的情况，也算是完善了std::is_pointer不能判断成员指针的情况。

四、处理方法

那么如何处理is_pointer只能检测最外层指针的情况呢？最简单的方法仍然是采用元编程库提供的std::remove_pointer递归判断。毕竟，几乎没有人写超过三级指针的情况，到二级已经是大多数人的极限了。用大牛的话说，不是说不可以用更多级的指针实现，但这恰恰说明了设计上的问题。扯远了，先看使用std::remove_pointer递归解决二级指针的处理方式：

#include<iostream>#include<type_traits>template<typename T>voidcheckPointerLevel(T ptr){ifconstexpr(std::is_pointer_v<T>){std::cout<<"this is pointer!";// 递归检查指针级别intlevel=0;using curType=T;// remove_pointer处理并检查using BaseType=std::remove_pointer_t<T>;ifconstexpr(std::is_pointer_v<BaseType>){std::cout<<"twice-level pointer!"<<std::endl;}else{std::cout<<"first-level pointer!"<<std::endl;}}else{std::cout<<"not a pointer!"<<std::endl;}}

当然也可以使用SFINAE技术处理：

#include<iostream>#include<type_traits>#include<vector>template<typename T>voidimplCheck(T value,std::true_type){using BaseType=typename std::remove_pointer<T>::type;//业务处理}template<typename T>voidimplCheck(T value,std::false_type){//业务处理}template<class U>voidprocess(U&&t){implCheck(std::forward<U>(t),std::is_pointer<std::remove_reference_t<U>>{});}