面试题：C++模板元编程之类型萃取

Question

请简述如何使用C++模板元编程实现一个类型萃取（Type Traits），用于判断一个类型是否是整数类型。请给出具体代码示例。

Answer 1

#include <type_traits>

// 主模板
template <typename T>
struct IsIntegral {
    static const bool value = false;
};

// 偏特化模板，针对整数类型
template <>
struct IsIntegral<char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<signed char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<unsigned char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<short> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<unsigned short> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<int> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<unsigned int> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<long> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<unsigned long> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<long long> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsIntegral<unsigned long long> {
    static const bool value = true;
};

// C++11标准库风格的封装
template <typename T>
constexpr bool isIntegral_v = IsIntegral<T>::value;

int main() {
    static_assert(isIntegral_v<int> == true, "int should be integral");
    static_assert(isIntegral_v<double> == false, "double should not be integral");
    return 0;
}

在上述代码中：

1. 主模板 IsIntegral：定义了一个通用的模板 IsIntegral，其默认情况下 value 为 false，表示非整数类型。
2. 偏特化模板：针对各种整数类型（char、signed char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、long long、unsigned long long）进行偏特化，将 value 设置为 true，表示这些类型是整数类型。
3. 封装常量表达式：通过 constexpr bool isIntegral_v = IsIntegral<T>::value; 提供了类似C++11标准库 std::is_integral 的简洁使用方式。
4. main 函数：使用 static_assert 进行编译期断言，验证 isIntegral_v 是否按预期工作。

注意，C++标准库已经提供了 std::is_integral 用于判断一个类型是否为整数类型，实际开发中应优先使用标准库提供的功能。上述示例主要是为了展示如何手动实现类型萃取。