现在我们有这样一坨代码：
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std::vector<int> arr; // ... for(std::vector<int>::iterator iter = arr.begin(); iter != arr.end(); ++iter) { // ... } |
其中难看而又不好维护的std::vector
C++11下有typeof和auto关键字，于是像上面第3行那样纠结的位置可以变得简单不少：
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std::vector<int> arr; // ... for(auto iter = arr.begin(); iter != arr.end(); ++iter) { // ... } |
在vc下（2005、2008、2010）对这两个关键字都不支持；gcc（4.7以前）支持typeof，但是没有auto。
假如有typeof的话，auto可以很简单的模拟出来，那么问题的关键点在于如何实现typeof。
一、需要注册id的typeof
在C++里，可以在编译期计算表达式类型的只有下面两个东西：
1. sizeof
这东西很强大，不论后面的表达式是什么，均可以在编译期正确得到类型并直接返回类型大小。
2. typeid
若不使用C++的RTTI功能，typeid会在编译期计算出表达式的类型，并返回一个type_info引用。
使用第一种方法，我们可以得到一个数字，只要这个数字对类型而言是唯一的，那么我们就可以通过它反向得到类型。
类似这样写：
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template <typename T> struct Type2ID; template <int id> struct ID2Type; template <typename T> Type2ID<T> encode(const T&); template <typename T> Type2ID<T> encode(T&); #define type_of(...) ID2Type<sizeof(encode((__VA_ARGS__)))>::type_t |
之所以用可变参数宏，是考虑到需要能够支持传入如逗号表达式等带逗号的参数。
第6-9行定义了假函数encode，负责把__VA_ARGS__的类型取出来。sizeof运算符保证了encode并不会真正被执行到。
为了让我们前面的代码可以工作，还需要使用模板特化的机制注册一些类型：
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#define REGISTER_TYPE(type, n) template <> struct Type2ID<type> { char id[n]; }; template <> struct ID2Type<n> { typedef type type_t; }; REGISTER_TYPE(int, 1) REGISTER_TYPE(long, 2) REGISTER_TYPE(char, 3) REGISTER_TYPE(double, 4) |
现在我们可以支持int、long、char和double表达式的动态类型推导了。
二、自动分配id的typeof
目前我们实现的type_of虽然可以工作，但在干活之前必须要先注册一大堆类型，而且还需要给每个类型分配一个唯一的id。没有注册的类型是无法动态推导的。
boost里使用了mpl库里的一些东西，完成了REGISTER_TYPE的过程，自动化的给每个放入BOOST_TYPE_OF里的类型分配了唯一的id。我们手头上没有这么NX的东西，只好使用一些轻量级的玩意了。
比如上面提到的typeid，就是个不错的id生成器，也具有sizeof类似的功能。
虽然多态类继承的情况会让typeid在编译期失效，但只限于传入对象的情况。我们可以使用指针规避这个问题，typeid将在编译期返回一个指针类型的type_info。
下面我们开始实作可以自动分配id的typeof。首先，我们需要一个可以把type_info&变成类型的玩意：
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template <const std::type_info& type_id> struct TypeID {}; #define type_id(...) TypeID<typeid(__VA_ARGS__)> |
然后是从TypeID中把type取出来的类模板：
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/* Extract a type from TypeID */ template<typename ID> struct Extract; #define type_extract(...) Extract<type_id(__VA_ARGS__) >::type_t |
把类型编码成待注册的类型：
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/* Encode a expression */ template <typename T> struct Encode { typedef T* type_t; }; template <typename T> typename Encode<T>::type_t encode(const T&); template <typename T> typename Encode<T>::type_t encode(T&); |
这里使用了和先前同样的encode假函数技巧，同时通过Encode把一个类型变成一个类型指针。
最后把类型解出来：
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/* Decode a type */ template <typename T> struct Decode; template <typename T> struct Decode<T*> { typedef T type_t; }; #define type_of(...) Decode<type_extract(encode((__VA_ARGS__)))>::type_t |
这里使用Decode把Encode变化了的类型变回来。
使用Encode、Decode的目的，是为了绕过typeid对对象可能进行的运行时处理。
不要妄想C++的模板自动推导可以这样写：
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template<typename T> struct Extract<TypeID<typeid(T*)> > { typedef T* type_t; }; |
编译器会无情的告诉我们一个error发生了。假如可以这样自动推导，那我们接下来会省很多力气。
为了让Extract能够认得传入的类型信息，我们得注册我们的类型，但是不再需要传入id了：
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#define REGISTER_TYPE(type) template<> struct Extract<type_id(type*) > { typedef type* type_t; }; REGISTER_TYPE(int) REGISTER_TYPE(long) REGISTER_TYPE(char) REGISTER_TYPE(double) |
可以测试一下，typeid是否能完成编译期的类型自动推导。为了说明问题，代码使用了多态的对象来测试效果：
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class A { public: virtual void func() { std::cout << "A" << std::endl; } }; REGISTER_TYPE(A) class B : public A { public: virtual void func() { std::cout << "B" << std::endl; } }; REGISTER_TYPE(B) int main() { B bb; A& aa = bb; type_of(aa) cc; cc.func(); return 0; } |
在vc编译器（2005、2008、2010、2012）下编译后，我们会顺利的得到一个喜闻见乐的“A”。
三、全自动的typeof
虽然仅仅写一行REGISTER_TYPE已经不是什么大问题了，但多写这一行还是一个让人不爽的事情。
想要实现全自动注册，得解决一个麻烦的问题：如何通过const type_info&特化模板？
幸好vc里还有一些小花招可以利用，我们可以尝试在一个类的内部特化一个类模板：
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/* Extract a type from TypeID */ struct empty_t {}; template<typename ID, typename T = empty_t> struct Extract; template<typename ID> struct Extract<ID, empty_t> { template <bool> struct id2type; }; template<typename ID, typename T> struct Extract : Extract<ID, empty_t> { template <> struct id2type<true> { typedef T type_t; }; }; #define type_extract(...) Extract<type_id(__VA_ARGS__) >::id2type<true>::type_t |
这个花招的“精髓”在于，类模板的内部又有一个类模板，并且使用继承让“特化在特化中生效”。这种玩法在gcc中是编译不过的，它会抱怨你正在试图特化一个位于非全局且非namespace区域的类模板。不过不要紧，只要vc能用就可以了。
这样我们就可以写出一个专门用于注册的类模板：
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/* Register a type */ template<typename T, typename ID> struct Register : Extract<ID, T> { typedef typename id2type<true>::type_t type_t; }; |
它将通过继承的Extract自动特化出一个存有类型信息的id2type。
后面的事情就简单了，只需要稍微改写一下Encode：
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template <typename T> struct Encode { typedef T* enc_type_t; typedef Register<enc_type_t, type_id(enc_type_t)> reg_type; typedef typename reg_type::type_t type_t; }; |
现在的type_of可以直接作用于任何表达式，并在编译时自动推导出类型了。
扫尾工作：
区别对待vc和gcc，并定义auto：
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#ifdef __GNUC__ #define type_of(...) __typeof((__VA_ARGS__)) #else #define type_of(...) Decode<type_extract(encode((__VA_ARGS__)))>::type_t #endif #define auto(name, ...) type_of(__VA_ARGS__) name((__VA_ARGS__)) |
必须要记得我们前面写的那些类模板也只能在vc下工作，需要一并放入#else段里。
相关内容请参考：
http://svn.boost.org/svn/boost/trunk/boost/typeof/msvc/typeof_impl.hpp
文章代码请参考：
http://neonx.googlecode.com/svn/trunk/neoncore/type/typeof.h
VC10 已经支持 decltype，nixy中的NX_TYPEOF_宏在VC12下编译不过。另外即便是BOOST_TYPEOF在VC中对void仍然不支持struct foo1 { void operator()(){ }};typedef BOOST_TYPEOF(foo1()()) foo1_t;这是编译不通过的