16.2.3. Замыкающие типы возвращаемого значения и трансформация типа
Применение явного аргумента шаблона для представления типа возвращаемого значения шаблона функции хорошо работает тогда, когда необходимо позволить пользователю определять тип возвращаемого значения. В других случаях обязательное предоставление явного аргумента шаблона налагает дополнительное бремя на пользователя без всяких преимуществ. Например, можно написать функцию, которая получает два обозначающих последовательность итератора и возвращает ссылку на элемент этой последовательности:
template <typename It>
??? & fcn(It beg, It end) {
// обработка диапазона
return *beg; // возвратить ссылку на элемент из диапазона
}
Точный тип, подлежащий возвращению, неизвестен, но известно, что он будет ссылкой на тип элемента обрабатываемой последовательности:
vector<int> vi = {1,2,3,4,5};
Blob<string> ca = { "hi", "bye" };
auto &i = fcn(vi.begin(), vi.end()); // fcn() должна возвратить int&
auto &s = fcn(ca.begin(), ca.end()); // fcn() должна возвратить string&
// замыкающий тип позволяет объявлять тип возвращаемого значения уже
// после списка параметров
template <typename It>
auto fcn(It beg, It end) -> decltype(*beg) {
// обработка диапазона
return *beg; // возвратить ссылку на элемент из диапазона
}
Здесь компилятору было указано, что тип возвращаемого значения функции fcn() совпадает с типом, возвращенным при обращении к значению параметра beg. Оператор обращения к значению возвращает l-значение (см. раздел 4.1.1), таким образом, выведенный выражением decltype тип является ссылкой на тип элемента, обозначаемого параметром beg. Следовательно, если функция fcn() будет вызвана для последовательности строк, то типом возвращаемого значения будет string&. Если это будет последовательность элементов типа int, то возвращен будет тип int&.
Трансформация типа классов библиотечных шаблонов
Иногда прямого доступа к необходимому типу нет. Например, может возникнуть необходимость в функции, подобной fcn(), которая возвращает элемент по значению (см. раздел 6.3.2), а не по ссылке.
Проблема написания этой функции в том, что о передаваемых типах неизвестно почти ничего. Единственные известные в этой функции операции, которые можно использовать, — это операции с итераторами, и нет никаких операций с итераторами, которые возвращают элементы (в противоположность ссылкам на элементы).
Чтобы получить тип элемента, можно использовать библиотечный шаблон трансформации типа (type transformation). Эти шаблоны определяются в заголовке type_traits. Обычно классы заголовка type_traits используются для так называемого шаблонного метапрограммирования, не рассматриваемого в данной книге. Однако шаблоны трансформации типа полезны и в обычном программировании. Они описаны в табл. 16.1, а их реализация рассматривается в разделе 16.5 (стр. 892).
В данном случае для получения типа элемента можно использовать шаблон remove_reference. У шаблона remove_reference один параметр типа шаблона и (открытый) тип-член type. Если экземпляр шаблона remove_reference создается со ссылочным типом, то тип type будет ссылочным. Например, если создать экземпляр remove_reference<int&>, то типом type будет int. Точно так же, если создать экземпляр remove_reference<string&>, то типом type будет string и т.д. Таким образом, при условии, что beg — итератор, следующее выражение возвратит тип элемента, на который указывает итератор beg:
remove_reference<decltype(*beg)>::type
Выражение decltype(*beg) возвратит ссылочный тип элемента type. Выражение remove_reference::type удаляет ссылку, оставляя тип самого элемента.
Таблица 16.1. Стандартные шаблоны трансформации типа
Для Mod<Т>, где Mod есть Если T есть To Mod<Т>::type есть remove_reference X& или X&& X в противном случае T add_const X&, const X или функция T в противном случае const Т add_l-value_reference X& T X&& X& в противном случае T& add_r-value reference X& или X&& T в противном случае Т&& remove_pointer X* X в противном случае T add_pointer X& или X&& X* в противном случае T* make_signed unsigned X X в противном случае T make_unsigned знаковый тип unsigned Т в противном случае Т remove_extent X[n] X в противном случае T remove_all_extents X[n1][n2]... X в противном случае TИспользуя шаблон remove_reference и замыкающий тип с выражением decltype, можно написать собственную функцию, возвращающую копию значения элемента:
// для использования типа-члена параметра шаблона следует
// использовать typename; см. p. 16.1.3
template <typename It> auto fcn2(It beg, It end) ->
typename remove_reference<decltype(*beg)>::type {
// обработка диапазона
return *beg; // возвратить копию элемента из диапазона
}
Обратите внимание, что тип-член type зависит от параметра шаблона. Таким образом, чтобы указать компилятору, что type представляет тип (см. раздел 16.1.3), в объявлении типа возвращаемого значения следует использовать ключевое слово typename.
Каждый из описанных в табл. 16.1 шаблонов трансформации типа работает так же, как шаблон remove_reference. У каждого шаблона есть открытый член type, представляющий тип. Этот тип может быть связан с собственным параметром типа шаблона способом, о котором свидетельствует имя шаблона. Если невозможно (или ненужно) преобразовать параметр шаблона, тип-член type имеет тип параметра самого шаблона. Например, если Т — это тип указателя, то remove_pointer<T>::type возвращает тип, на который указывает указатель T. Если T не указатель, то никакого преобразования не нужно. В данном случае у типа type тот же тип, что и у Т.
Упражнения раздела 16.2.3
Упражнение 16.40. Корректна ли следующая функция? Если нет, то почему? Если она допустима, то каковы ограничения на типы ее аргументов (если они есть) и каков тип возвращаемого значения?
template <typename It>
auto fcn3(It beg, It end) -> decltype(*beg + 0) {
// обработка диапазона
return *beg; // возвратить копию элемента из диапазона
}
Упражнение 16.41. Напишите версию функции sum() с типом возвращаемого значения, который будет гарантированно большим, чтобы содержать результат сложения.