如何“模式匹配”一个模板？

Question

通常在模板中，您想要了解整个类型，但在我的情况下，我需要了解更多，并且想要“分解”类型。举个例子：

template <typename Collection<typename T> >
T get_front(Collection const& c)
{
  return c.front();
}

我怎样才能实现这一目标？注意：我需要它自动推导类型，而不是传递类似 , int>

Answer 1

编辑：C++0x的方法可以在最后找到。
编辑2：我很愚蠢，并且比所有这些特征内容更短的方式 C++98/03 方式可以在答案的末尾找到。

如果您希望您的函数适用于任何任意标准库容器，您需要拿出一些模板枪。

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问题是，不同的容器采用不同数量的模板参数。例如，std::vector、std::deque 和 std::list 取 2：基础项类型 T 和分配器类型 Alloc。另一方面，std::set 和 std::map 分别采用 3 和 4：两者都有键类型 K，map 采用另一个值类型 V，然后两者都采用比较器 Compare 类型和分配器类型 Alloc。您可以在此处获取标准库提供的所有容器类型的概述。

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现在，介绍模板枪。我们将使用部分专门化的特征元结构来获取底层项目类型。 （出于纯粹的偏好，我使用class而不是typename。）

template<class T>
struct ContainerTraits;

// vector, deque, list and even stack and queue (2 template parameters)
template<
    template<class, class> class Container,
    class T, class Other
>
struct ContainerTraits< Container<T,Other> >{
    typedef T value_type;
};

// for set, multiset, and priority_queue (3 template parameters)
template<
    template<class, class, class> class Container,
    class T, class Other1, class Other2
>
struct ContainerTraits< Container<T,Other1,Other2> >{
    typedef T value_type;
};

// for map and multimap (4 template parameters)
template<
    template<class, class, class, class> class Container,
    class Key, class T, class Other1, class Other2
>
struct ContainerTraits< Container<Key,T,Other1,Other2> >{
    typedef Container<Key,T,Other1,Other2> ContainerT;
    // and the map returns pair<const Key,T> from the begin() function
    typedef typename ContainerT::value_type value_type;
};

现在准备工作已经完成，接下来是get_front函数！

template<class Container>
typename ContainerTraits<Container>::value_type
get_front(Container const& c){
    // begin() is the only shared access function
    // to the first element for all standard container (except std::bitset)
    return *c.begin(); 
}

唷！就是这样！完整的示例可以在 Ideone 上查看。当然，可以进一步细化，直到返回映射到 std::map 中的键的实际值，或者使用容器特定的访问函数，但我是只是有点懒得这么做。 :P

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编辑
一种更简单的 C++0x 方法是使用新的尾随返回类型函数语法，可以在 在 Ideone 上。

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编辑2
好吧，我不知道为什么，但在编写这个答案时我完全没有想到嵌​​套的 typedef 。我将保留详细的方式作为匹配模板的特征类/模式的参考。 这就是这样做的方法，它基本上与我对特征类所做的相同，但最终不那么冗长。

Answer 2

如果您知道它不是关联容器，则可以这样做。

template <typename Collection>
Collection::type_name get_front(Collection const& c)
{
  return c.front();
}

Answer 3

我假设您想要 Collection 和 T 作为模板参数。为此，只需输入

template< template < typename > class Collection, typename T >
T get_front( Collection< T > const& c )
...

构造 template <类型名称> class Collection 告诉编译器 Collection 本身就是一个带有一个参数的模板。

编辑：
正如 Xeo 所指出的，vector 采用两个模板参数，并且您的模板需要反映这一点， IE

template< template < typename, typename > class Collection, 
          typename T, typename Alloc >
T get_front( Collection< T, Alloc > const& c )
...

Answer 4

鉴于 Collection 是提前知道的，我认为你想要的是：

template <typename T>
T get_front(Collection<T> const& c)
{
    return c.front();
}

唯一改变的部分是 T 是什么，它总是在 中集合（内容，而不是容器），因此您不必将其作为模板的一部分。

如果容器发生变化，使用 c.front() 可能会很危险。您需要验证集合类型是否具有不带参数并返回 T 的方法 front。

编辑：

如果您确实需要模板Collection，那么这更像是：

template<typename C, typename T>
T get_front(C<T> const & c)

如果可以的话，我会避免通用的东西，也许专门为您知道将使用的集合的功能，或特定类别的类（如果可能）。