在编译时决定类型的可继承性
一段C++的读书笔记
给定任意2个类型U和T，你如何来确定U是否继承于T呢？在编译时发现两个类型的这种关系对于泛型库的优化是极为重要的。在泛型函数中，如果某个类实现了特定的接口，你可以根据这种关系为其利用特定的优化算法。另外，如果我们可以在编译期决定2个类的关系，我们也可以远离dynamic_cast，从而避免运行时的效率开销。
在着手解决这个问题之前，我们先来考虑一个更为一般的问题。假设我们有2个任意类型U和T，如何确定T能否自动转换成U呢？
答案也许让你有些惊讶，我们可以利用sizeof来帮忙。你可以把sizeof用在任何复杂的表达式上， sizeof可以返回这个表达式值的大小，而不会在运行时评估表达式的值。这也就意味着，你可以把函数重载、模版实例化、转换规则等等所有你可以在C++表达式中使用的设施统统塞到sizeof中来。实际上，sizeof隐藏了一个可以演绎表达式类型的设施，最终，sizeof会返回表达式结果的类型。
这样我们就可以通过sizeof和重载函数来解决判断类型之间的可转换性的问题。思路很简单：我们提供2个重载函数，一个函数的参数是我们要转换成的类型（我们用U表示），而另一个则用来接收其他所有类型的参数。然后我们把要检测的类型（用T表示）传递给重载函数。如果接受类型U为参数的函数被调用了，我们就认为T可以转换为U，反之则不可以。如何确定哪个函数被调用了呢？我们利用sizeof出马，我们只要让重载函数返回不同的类型，然后检查一下返回值就可以了。
实践一下：
首先，定义2个不同的类型：
typedef
char
Small;
class
Big
{
char
dummy[
2
]; }
;
默认情况下，
sizeof(Small)
是
1
，而
Big
的大小则无关紧要，我们只要知道肯定不是
1
就好了。
其次，定义
2
个重载函数，一个接收要转换成的类型：
Small Test(U);
另一个用来接收“其他的所有类型”，我们要保证在排除所有的转换之后才调用这个函数，
OK,
用省略号表示的参数列表真好满足需求
Big Test(...);
尽管把一个
C++
对象传递给
...
参数类型的函数，其结果未定义，但是实际上我们并没有调用这个函数。我们甚至可以不用实现它。
最后，我们用
sizeof
判断一下就完成任务了：
const
bool
convExist
=
sizeof
(Test(T()))
==
sizeof
(Small);
你也许会说，就是它了！
Test
的调用会创建一个临时对象
T
，之后可能的结果只能是
sizeof(Small)
或
sizeof(Big)
。兴奋之余，我们还要看到一个问题。如果
T
的构造函数被设计成
private
，我们就前功尽弃了。当然解决的方法也很简单，定义一个函数，让他返回类型为
T
的对象。
T MakeT();
const
bool
convExist
=
sizeof
(Test(MakeT()))
==
sizeof
(Small);
最后，把刚才的东西封装到一个类里：
template
<
class
T,
class
U
>
class
Conversion
{
typedef
char
Small;
class
Big
{
char
dummy[
2
]; }
;
static
Small Test(U);
static
Big Test(
);
static
T MakeT();
public
:
enum
{ exist
=
sizeof
(Test(MakeT()))
==
sizeof
(Small) }
;
}
;
另外，我们还可以设置另外一个常量
Conversion::SameType
，如果
T
和
U
表示同一个类型，那么返回
true
：
template
<
class
T,
class
U
>
class
Conversion
{ ..
as
above..
enum
{ sameType
=
false
}
}
;
之后为同一个类型设计一个偏特化版本：
template
<
class
T
>
class
Conversion
<
T, T
>
{
enum
{ exists
=
1
, sameType
=
1
}
;}
;
最后，回到我们的主题，通过
Conversion
的帮助，我们可以来决定两个类型的继承性了。
#define
SUPERSUBCLASS(T, U) \
(Conversion
<
const
U
*
,
const
T
*
)::exists
&&
\
!
Conversion
<
const
T
*
,
const
void
*>
::sameType)
当
U
继承于
T
或者
U
和
T
是同一个类型的时候，
SUPERSUBCLASS
返回
true
。总结一下，只有下面这
3
种情形
const U*
可以隐式转换到
const T*
：
1.
T
和
U
是同一个类型
2.
T
是
U
的任意一个基类
3.
T
是
void
我们通过第
2
个测试屏蔽了最后一种情形。当然，如果你认为同一种类型也不算是继承关系的话，可以进一步严格其条件：
#define
SUPERSUBCLASS_STRICT(T, U) \
(SUPERSUBCLASS(T, U)
&&
\
!
Conversion(
const
T,
const
U)::sameType)
