C++标准模板（STL）- 类型支持 （杂项变换， 确定类型组的共用引用类型，std::common_reference）

类型特性

类型特性定义一个编译时基于模板的结构，以查询或修改类型的属性。

试图特化定义于 <type_traits> 头文件的模板导致未定义行为，除了 std::common_type 可依照其所描述特化。

定义于<type_traits>头文件的模板可以用不完整类型实例化，除非另外有指定，尽管通常禁止以不完整类型实例化标准库模板。

杂项变换

确定类型组的共用引用类型

std::common_reference

|---------------------------------------------------|---|-----------|
| 定义于头文件 <type_traits> | | |
| template< class... T > struct common_reference; | | (C++20 起) |

确定类型 T... 的共用引用类型，即 T... 中所有类型能转换或绑定到的类型。若这种类型存在（如按照后述规则所确定），则成员 type 指名该类型。否则，无成员 type 。若 T... 中的任何类型为（可有 cv 限定的） void 以外的不完整类型，则行为未定义。

给定引用类型是， common_reference 试图寻找所有提供的引用类型都能绑定到的引用类型，但若找不到这种引用类型，则可能返回非引用类型。

• 若 sizeof...(T) 为零，则无成员 type 。
• 若 sizeof...(T) 为一（即 T... 仅含一个类型 T0 ），则成员 type 指名与 T0 相同的类型。
• 若 sizeof...(T) 为二（即 T... 含二个类型 T1 和 T2 ），则：
  • 若 T1 和 T2 都是引用类型，而 T1 和 T2 的简单共用引用类型 S 存在，则成员类型 type 指名 S ；
  • 否则，若 std::basic_common_reference<std::remove_cvref_t<T1>, std::remove_cvref_t<T2>, T1Q, T2Q>::type 存在，其中 TiQ 是一元别名模板，满足 TiQ<U> 为 U 带上 Ti 的 cv 及引用限定符，则成员类型 type 指名该类型；
  • 否则，若 decltype(false? val<T1>() : val<T2>()) 是合法类型，其中 val 为函数模板 template<class T> T val(); ，则成员类型 type 指名该类型；
  • 否则，若 std::common_type_t<T1, T2> 为合法类型，则成员类型 type 代表该类型；
  • 否则，无成员 type 。
• 若 sizeof...(T) 大于二（即 T... 由 T1, T2, R... 组成），则若 std::common_reference_t<T1, T2> 存在，且 std::common_reference_t<std::common_reference_t<T1, T2>, R...> 存在，则成员类型 type 指代它。所有其他情况下，无成员类型 type 。

二个引用类型 T1 和 T2 的简单共用引用类型定义如下：

• 若 T1 为 cv1 X & 而 T2 为 cv2 Y & （即都是左值引用）：则其简单共用引用类型为 decltype(false? std::declval<cv12 X &>() : std::declval<cv12 Y &>()) ，其中 cv12 为 cv1 与 cv2 的联合，若该类型存在且为引用类型；
• 若 T1 a与 T2 均为右值引用类型：若 T1 & 和 T2 & 的简单共用引用类型（按照前一条确定）存在，则令 C 代表该类型的对应右值引用类型。若 std::is_convertible_v<T1, C> 与 std::is_convertible_v<T2, C> 均为 true ，则 T1 与 T2 的简单共用引用类型为 C 。
• 否则，二个类型之一必须为左值引用类型 A & 而另一个必须为右值引用类型 B && （ A 与 B 可为 cv 限定）。令 D 代表 A & 与 B const & 的简单共用引用类型，若它存在。若 D 存在且 std::is_convertible_v<B &&, D> 为 true ，则简单共用引用类型为 D 。
• 否则，无简单共用引用类型。

成员类型

|--------|-------------------|
| 名称 | 定义 |
| type | 所有 T... 的共用引用类型 |

辅助类型

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---|---|
| template< class... T > using common_reference_t = typename std::common_reference<T...>::type; | | |
| template< class T, class U, template<class> class TQual, template<class> class UQual > struct basic_common_reference { }; | | |

类模板 basic_common_reference 是定制点，允许用户影响 common_reference 对用户定义类型（常为代理引用）的结果。初等模板为空。

特化

若 std::is_same<T, std::decay_t<T>> 与 std::is_same<U, std::decay_t<U>> 皆为 true ，且它们至少有一个依赖于程序定义类型，则程序可以在前二个形参 T 和 U 上特化 basic_common_reference<T, U, TQual, UQual> 。

若这种特化拥有名为 type 的成员，则它必须是指名 TQual<T> 和 UQual<U> 都能转换到的类型的公开且无歧义的成员类型。另外， std::basic_common_reference<T, U, TQual, UQual>::type 和 std::basic_common_reference<U, T, UQual, TQual>::type 必须代表同一类型。

程序不可在第三或第四形参上特化 basic_common_reference ，亦不可特化 common_reference 自身。以违背这些规则的方式添加特化的程序拥有未定义行为。

调用示例

#include <type_traits>
#include <typeinfo>
#include <iostream>

namespace std
{
template <class... Ts>
struct common_reference;

template <class T, class U>
struct common_reference<T, U>
{
    using type = decltype(std::declval<T>() = std::declval<U>());
};

template <class T, class U, class... Args>
struct common_reference<T, U, Args...>
{
    using type = common_reference<typename common_reference<T, U>::type, Args...>;
};

template <class T, class U>
using common_reference_t = typename common_reference<T, U>::type;
} // namespace std

int main()
{
    std::cout << "std::common_reference < int&, int&& >         :     "
              <<  typeid(std::common_reference < int&, int&& >).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t < int&, int&& >       :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t < int&, int&& >).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "std::common_reference<int&, double&>          :     "
              <<  typeid(std::common_reference<int&, double&>).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t<int&, double&>        :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t<int&, double&>).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "std::common_reference<double&, double&&>      :     "
              <<  typeid(std::common_reference < double &, double && >).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t<double&, double&&>    :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t < double&, double && >).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "std::common_reference<bool&, bool&&>          :     "
              <<  typeid(std::common_reference < bool &, bool && >).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t<bool&, bool&&>        :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t < bool&, bool && >).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "std::common_reference<bool&, const bool&&>    :     "
              <<  typeid(std::common_reference < bool &, const bool && >).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t<bool&, const bool&&>  :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t < bool&, const bool && >).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "std::common_reference<char&, char&&>          :     "
              <<  typeid(std::common_reference < char &, char && >).name() << std::endl;
    std::cout << "std::common_reference_t<char&, char&&>        :     "
              <<  typeid(std::common_reference_t < char&, char && >).name() << std::endl;
    std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

std::common_reference < int&, int&& >         :     St16common_referenceIJRiOiEE
std::common_reference_t < int&, int&& >       :     i
-----------------------------------------------

std::common_reference<int&, double&>          :     St16common_referenceIJRiRdEE
std::common_reference_t<int&, double&>        :     i
-----------------------------------------------

std::common_reference<double&, double&&>      :     St16common_referenceIJRdOdEE
std::common_reference_t<double&, double&&>    :     d
-----------------------------------------------

std::common_reference<bool&, bool&&>          :     St16common_referenceIJRbObEE
std::common_reference_t<bool&, bool&&>        :     b
-----------------------------------------------

std::common_reference<bool&, const bool&&>    :     St16common_referenceIJRbOKbEE
std::common_reference_t<bool&, const bool&&>  :     b
-----------------------------------------------

std::common_reference<char&, char&&>          :     St16common_referenceIJRcOcEE
std::common_reference_t<char&, char&&>        :     c
-----------------------------------------------