C++11中的技术剖析(萃取技术)
从C++98开始萃取在泛型编程中用的特别多，最经典的莫过于STL。STL中的拷贝首先通过萃取技术识别是否是已知并且支持memcpy类型，如果是则直接通过内存拷贝提高效率，否则就通过类的重载=运算符，相比之下就效率就低了一些。所以说有些做STL优化的程序员为了追求效率就直接改写STL以便于支持可以通过memcpy的结构体，其根本就是利用了C++的萃取识别了自定义结构体。
C++11增加了移动拷贝，这使得很多时候程序执行效率大幅度提升，与之而来的左值右值总是让初学者摸不清楚头脑，如果遇到各种类型转换只怕是恶心的只想放弃了。但是就我个人而言，因为之前学过苹果的Object-C,曾经一度很羡慕OC中的各种炫酷的功能，但是后来看过C++11，感觉OC有些方面也不外如是。
闲话到此为止了，这里通过一个万能引用的例子，讲解一下C++11中一部分萃取技术。
对于函数：
template<typename T>
void logAndAdd(T &&t)
{
if (std::is_same<T, int&>::value)
{
printf("左值引用类型\r\n");
}
else if (std::is_same<T, int>::value)
{
printf("右值引用类型\r\n");
}
}
我们知道，t是一个万能引用类型，因为这里涉及到类型推导，否则的话就是典型的右值引用。对于万能引用，如果传入的是右值，那么通过引用折叠，最终传入的就是T&&类型，如果传入的是左值，那么得到的就是T&类型。
如果按照以下方式调用上面函数，就会打出相应的结果，具体读者可以自己调试：
int nA0 = 0; int &nA1 = nA0; logAndAdd(nA1); // 传入是左值，最终转换成左值引用 logAndAdd(1); // 传入是右值，最终转换成右值引用
is_same是个什么东西？其实这只是个很简单很简单的模板，实现如下：
template<class _Ty1,class _Ty2>
struct is_same : false_type
{
};
template<class _Ty1>
struct is_same<_Ty1, _Ty1> : true_type
{
};
template<class _Ty,_Ty _Val>
struct integral_constant
{
static constexpr _Ty value = _Val;
typedef _Ty value_type;
typedef integral_constant<_Ty, _Val> type;
constexpr operator value_type() const _NOEXCEPT
{
return (value);
}
constexpr value_type operator()() const _NOEXCEPT
{
return (value);
}
};
typedef integral_constant<bool, true> true_type;
typedef integral_constant<bool, false> false_type;
从中可以看出，_Ty1和_Ty2相等时构造的则是第二个结构体，反之则是第一个结构体。而所谓的返回值则是true_type或者false_type。当std::is_same<T, int&>其值为true_type时，其实就是构造了一个integral_constant<bool, true>临时对象，而std::is_same<T, int&>::value的本质无非就是integral_constant<bool, true>构造的这个临时对象中取出value这个值，而value在本例中的定义就是static constexpr _Ty value = _Val;其中_Ty为bool型。
也就是说std::is_same<T, int&>::value只是通过T, int&类型对比是否一致，然后根据结果构造了一个临时对象，通过这个对象赋予初始类型和数值<bool, true>，从而返回了一个bool类型的值，再通过这个bool值的结果决定程序如何运行下去。
下面再看一个例子
template<typename T>
void logAndAddImp(T&& name, std::true_type)
{
printf("logAndAddImp true_type\r\n");
}
template<typename T>
void logAndAddImp(T&& name, std::false_type)
{
printf("logAndAddImp false_type\r\n");
}
template<typename T>
void logAndAdd(T &&t)
{
if (std::is_same<std::remove_reference<T>::type, int>::value)
{
printf("T=int\r\n");
}
else if (std::is_same<std::remove_reference<T>::type, float>::value)
{
printf("T=float\r\n");
}
logAndAddImp(std::forward<T>(t), std::is_integral<typename std::remove_reference<T>::type>());
}
这里首先说一下std::is_integral，从字面意义上说，这里就是和之前判断是否同一类型一样。但是判断首先会remove_reference移除原来类型上的引用属性，const属性和volatile属性。也就是说，不管是int类型，int*，还是const int都会被判断成int类型。源码很简单如下（因为篇幅，这里只复制一部分）
template<class _Ty>
struct _Is_integral: false_type
{
};
template<>
struct _Is_integral<char32_t>: true_type
{
};
template<>
struct _Is_integral<_LONGLONG>: true_type
{
};
template<>
struct _Is_integral<_ULONGLONG>: true_type
{
};
true_type和false_type其实和之前一样，而
std::is_integral<typename std::remove_reference<T>::type>()最终得到的结果，也和之前is_same一样，是一个bool型的变量。但是从这里可以看到，只要是_Is_integral特化过的类型都会返回true，否则就为假。
这类萃取在实际代码中非常之高效，以VS2015为例，编译以下代码：
template<typename T>
void logAndAdd(T &&t)
{
if (std::is_same<std::remove_reference<T>::type, int>::value)
{
printf("T=int\r\n");
}
else if (std::is_same<std::remove_reference<T>::type, float>::value)
{
printf("T=float\r\n");
}
}
int main()
{
const int i = 0;
int nA0 = 0;
//logAndAdd(nA0);
int &nA1 = nA0;
logAndAdd(nA1);
logAndAdd(1);
const int &nA2 = 0;
logAndAdd(nA2);
volatile int nA3 = 0;
logAndAdd(nA3);
float t = 0.1f;
logAndAdd(t);
getchar();
return 0;
}
最终得到的release版本exe，反汇编如下所示：
.text:00401000 ; int __cdecl main() .text:00401000 _main proc near ; CODE XREF: __scrt_common_main_seh+F4p .text:00401000 .text:00401000 nA0 = dword ptr -0Ch .text:00401000 nA3 = dword ptr -8 .text:00401000 var_4 = dword ptr -4 .text:00401000 .text:00401000 push ebp .text:00401001 mov ebp, esp .text:00401003 sub esp, 0Ch .text:00401006 mov eax, ___security_cookie .text:0040100B xor eax, ebp .text:0040100D mov [ebp+var_4], eax .text:00401010 push offset _Format ; "T=int\r\n" .text:00401015 mov [ebp+nA0], 0 .text:0040101C call _printf .text:00401021 push offset _Format ; "T=int\r\n" .text:00401026 call _printf .text:0040102B mov [ebp+nA3], 0 .text:00401032 push offset aTFloat ; "T=float\r\n" .text:00401037 mov [ebp+nA3], 0 .text:0040103E call _printf .text:00401043 add esp, 0Ch .text:00401046 call ds:__imp__getchar .text:0040104C mov ecx, [ebp+var_4] .text:0040104F xor eax, eax .text:00401051 xor ecx, ebp ; cookie .text:00401053 call @__security_check_cookie@4 ; __security_check_cookie(x) .text:00401058 mov esp, ebp .text:0040105A pop ebp .text:0040105B retn .text:0040105B _main endp
没有任何判断逻辑，纯粹是全部被优化，提取出来需要打印的地方直接printf了，这也是泛型编程一个特别让人着迷的地方。
