[转]C++ 下 typeof 的实现
现在我们有这样一个代码：
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::iterator，由于我们无法自动获知arr.begin()的类型，从而不得不一写再写。
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：
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：
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：
#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表达式甚至其他结构体类型的动态类型推导了。
例子：
/*************************************************************************
> File Name: typeof.cpp
> Author: Veitch
> Mail: 648974975@qq.com
> Created Time: 2019年08月08日 星期四 10时09分57秒
************************************************************************/
#include<iostream>
using namespace std;
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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(n)\
ID2Type<n>::type_t
#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)
typedef struct Info
{
char data[10];
int index;
}Info_t;
REGISTER_TYPE(Info_t, 5)
int main(void){
ID2Type<3>::type_t c = 'A';
ID2Type<4>::type_t m = 3.15;
ID2Type<5>::type_t info;
info.index = 3;
memcpy(info.data,"hahahwehw",10);
// typeof(4) mydouble = 3.123;
cout<<c<<endl;
printf("m:%f\n",m);
printf("info.index:%d, info.data:%s\n",info.index,info.data);
return 0;
}
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：
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：
/*
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：
/*
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：
/*
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：
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：
#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：
class A
{
public:
virtual void func(){
std::cout<<"A"<<std::endl;
}
};
class B:public A
{
public:
virtual void func(){std::cout<<"B"<<std::endl;}
};
REGISTER_TYPE(A)
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：
/*
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：
/*
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：
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：
#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
更多内容请访问：
http://blog.csdn.net/markl22222/article/details/10474591
