Eric Niebler 的 std::is_function 实现是如何工作的？

上周埃里克·尼伯勒tweeted https://twitter.com/ericniebler/status/852192542653329408一个非常紧凑的实现std::is_function http://en.cppreference.com/w/cpp/types/is_function特质类：

#include <type_traits>

template<int I> struct priority_tag : priority_tag<I - 1> {};
template<> struct priority_tag<0> {};

// Function types here:
template<typename T>
char(&is_function_impl_(priority_tag<0>))[1];

// Array types here:
template<typename T, typename = decltype((*(T*)0)[0])>
char(&is_function_impl_(priority_tag<1>))[2];

// Anything that can be returned from a function here (including
// void and reference types):
template<typename T, typename = T(*)()>
char(&is_function_impl_(priority_tag<2>))[3];

// Classes and unions (including abstract types) here:
template<typename T, typename = int T::*>
char(&is_function_impl_(priority_tag<3>))[4];

template <typename T>
struct is_function
    : std::integral_constant<bool, sizeof(is_function_impl_<T>(priority_tag<3>{})) == 1>
{};

但它是如何运作的呢？

总体思路

而不是列出所有有效的函数类型，例如cpprefereence.com 上的示例实现 http://en.cppreference.com/w/cpp/types/is_function，此实现列出了所有类型not函数，然后只解析为true如果这些都不匹配。

非函数类型列表包括（从下到上）：

• 类和联合（包括抽象类型）
• 可以从函数返回的任何内容（包括void和参考类型）
• 数组类型

与任何这些非函数类型都不匹配的类型是函数类型。注意std::is_function显式地将可调用类型（如 lambda 或带有函数调用运算符的类）视为not是函数。

is_function_impl_

我们提供了一种超载is_function_impl每个可能的非函数类型的函数。函数声明可能有点难以解析，所以让我们以以下示例来分解它：阶级和工会 case:

template<typename T, typename = int T::*>
char(&is_function_impl_(priority_tag<3>))[4];

这一行声明了一个函数模板is_function_impl_需要一个类型参数priority_tag<3>并返回对 4 数组的引用chars。正如 C 语言自古以来的惯例，声明语法因数组类型的存在而变得极其复杂。

该函数模板采用两个模板参数。第一个只是无约束T，但第二个是指向成员的指针T类型的int. The int这里的部分并不重要，即。这甚至适用于T没有任何类型的成员int。但它的作用是会导致语法错误T不属于类或联合类型。对于那些其他类型，尝试实例化函数模板将导致替换失败。

类似的技巧也用于priority_tag<2> and priority_tag<1>重载，它使用第二个模板参数来形成仅编译的表达式Ts 分别是有效的函数返回类型或数组类型。只有priority_tag<0>重载没有这样的约束第二个模板参数，因此可以用任何实例化T.

总而言之，我们声明了四种不同的重载is_function_impl_，它们的输入参数和返回类型有所不同。他们每个人都采取不同的priority_tag类型作为参数并返回对不同唯一大小的 char 数组的引用。

标签调度在is_function

现在，在实例化时is_function，它实例化is_function_impl with T。请注意，由于我们为此函数提供了四种不同的重载，因此必须在此处进行重载解析。由于所有这些重载都是函数模板，这意味着SFINAE http://en.cppreference.com/w/cpp/language/sfinae有机会介入。

因此，对于函数（并且仅是函数），所有重载都会失败，除了最常见的重载priority_tag<0>。那么，如果实例化是最通用的重载，为什么实例化并不总是解决该重载呢？因为我们重载函数的输入参数。

注意priority_tag是这样构造的priority_tag<N+1>公开继承自priority_tag<N>。现在，自从is_function_impl在这里被调用priority_tag<3>，该过载是更好的匹配比其他重载决议，所以它会首先尝试。仅当由于替换错误而失败时，才会尝试下一个最佳匹配，即priority_tag<2>超载。我们继续以这种方式，直到找到可以实例化的重载或者达到priority_tag<0>，它不受限制并且始终有效。由于所有非函数类型都被较高的 prio 重载覆盖，因此这种情况只能发生在函数类型上。

评估结果

我们现在检查调用返回的类型的大小is_function_impl_来评估结果。请记住，每个重载都会返回对不同大小的 char 数组的引用。因此我们可以使用sizeof检查选择了哪个重载并仅将结果设置为true如果我们到达priority_tag<0>超载。

已知错误

约翰内斯·绍布发现一个错误 https://stackoverflow.com/questions/43470741/how-does-eric-nieblers-implementation-of-stdis-function-work#comment74188378_43470962在实施中。不完整类类型的数组将被错误地分类为函数。这是因为当前数组类型的检测机制不适用于不完整的类型。