C++利用不完全实例化来获得函数模板参数的返回值和参数

有一些模板会以函数为模板参数，有时候这些模板要获得函数的返回值和参数。如在boost中的signal和slot机制，就存在这样情况。

那么，我们如何得到这些信息呢？

我们使用C++不完全实例化来实现。

比如，有这个代码

typedef function_traits<void (int,const char*)> Signal;

能够得到Signal::result_type == void, Signal::arg1_type == int, Signal::arg2_type == const char*?

要想获得这种效果，必须通过Function的指针来实现，我们借助一个function_traits_help模板来实现。

template<typename Function>
struct function_traits : public function_traits_help<Function*>
{
};

function_traits_help类接受Function的指针为参数。

函数类型和函数指针是不一样的，如

void (int,int)//定义一个函数类型
void (*)(int, int) //定义了一个函数指针

template<typename Func>
struct FuncType {
   typedef FuncPtr funcPtr;
};
FuncType<void(int,int)>::funcPtr 等同于 void(*)(int,int)

function_traits_help就是利用不完全实例化来实现

首先，定义主模板

template<typename FunctionPtr> struct function_traits_help;

主模板不做任何事情，作为一个核心模板存在，但从不使用，因此无需具体定义。

定义无参数的实现

template<typename R>
struct function_traits_help<R(*)(void)>
{
	enum {arty = 0 };
	typedef R result_type;
};

function_traits_help<R(*)(void)>就是function_traits_help<FunctionPtr>的一种具体实例化，C++编译器当遇到 R (*)(void)这样类型的函数指针类型的时候，就会匹配到这个定义上。

定义包含一个参数的模板

template<typename R, typename T1>
struct function_traits_help<R(*)(T1)>
{
	enum {arty = 1 };
	typedef R result_type;
	typedef T1 arg1_type;
};

同样的，C++编译器遇到 R (*)(T1)类型的函数指针时，就会匹配到这个定义。

同理，我们可以定义2，3，4，...

template<typename R, typename T1, typename T2>
struct function_traits_help<R(*)(T1, T2)>
{
	enum {arty = 2 };
	typedef R result_type;
	typedef T1 arg1_type;
	typedef T2 arg2_type;
};

template<typename R, typename T1, typename T2, typename T3>
struct function_traits_help<R(*)(T1, T2, T3)>
{
	enum {arty = 3 };
	typedef R result_type;
	typedef T1 arg1_type;
	typedef T2 arg2_type;
	typedef T3 arg3_type;
};

template<typename R, typename T1, typename T2, typename T3, typename T4>
struct function_traits_help<R(*)(T1, T2, T3, T4)>
{
	enum {arty = 4 };
	typedef R result_type;
	typedef T1 arg1_type;
	typedef T2 arg2_type;
	typedef T3 arg3_type;
	typedef T4 arg4_type;
};

..............

这样，我们就可以得到正确的信息:

typedef function_traits<int (int,char*)> Function;

于是:

Function::arty  : 2;

Function::result_type : int

Function::arg1_type : int

Function::arg2_type : char*

我们还可以用typeid(x).name()来看真正的效果。

PS: 要使用typeid(x).name()要首先  #include <typeinfo>

template<typename T>
void show_function_info(const char* name)
{
	printf("%s: arg count=%d, result_type:%s\n", name, T::arty, typeid(typename T::result_type).name());
	show_args<T::arty, T> x;
	x();
}

show_args<T::arty, T>也是一个不完全实例化的对象，用于匹配正确数目参数的对象。

show_args的定义如下：

template<int N, typename Func>
struct show_args; //主模板，从不使用

template<typename Func>
struct show_args<0, Func> { //0个参数
	void operator()(){ }
};

template<typename Func>
struct show_args<1, Func> {//1个参数
	void operator()(){
		printf("\targ1 = %s\n", typeid(typename Func::arg1_type).name());
	}
};

template<typename Func>
struct show_args<2, Func> {//2个参数
	void operator()(){
		printf("\targ1 = %s\n", typeid(typename Func::arg1_type).name());
		printf("\targ2 = %s\n", typeid(typename Func::arg2_type).name());
	}
};

template<typename Func>
struct show_args<3, Func> {
	void operator()(){
		printf("\targ1 = %s\n", typeid(typename Func::arg1_type).name());
		printf("\targ2 = %s\n", typeid(typename Func::arg2_type).name());
		printf("\targ3 = %s\n", typeid(typename Func::arg3_type).name());
	}
};

template<typename Func>
struct show_args<4, Func> {
	void operator()(){
		printf("\targ1 = %s\n", typeid(typename Func::arg1_type).name());
		printf("\targ2 = %s\n", typeid(typename Func::arg2_type).name());
		printf("\targ3 = %s\n", typeid(typename Func::arg3_type).name());
		printf("\targ4 = %s\n", typeid(typename Func::arg4_type).name());
	}
};

.................................

最后，用宏来简化实现

#define SHOW_FUNC(T) \
	show_function_info<T  > (#T)

最后的测试代码

int main()
{
	SHOW_FUNC(function_traits<int ()>);
	SHOW_FUNC(function_traits<void ()>);
	SHOW_FUNC(function_traits<void (int)>);
	SHOW_FUNC(function_traits<int (int,char*)>);
	SHOW_FUNC(function_traits<int (int,char*, double)>);

};

该程序的运行结果是

function_traits<int ()>: arg count=0, result_type:i
function_traits<void ()>: arg count=0, result_type:v
function_traits<void (int)>: arg count=1, result_type:v
	arg1 = i
function_traits<int (int,char*)>: arg count=2, result_type:i
	arg1 = i
	arg2 = Pc
function_traits<int (int,char*, double)>: arg count=3, result_type:i
	arg1 = i
	arg2 = Pc
	arg3 = d