article/Estimating-dereferenced-type

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2008-11-09

C++の機能，テンプレートの部分特殊化 (Wikipedia)を使って，あるポインタ型orイテレータ型から，それを間接参照した（or逆参照した，orポインタをとっぱらった）型を推定する方法を紹介する．例えば，過去の記事過去の記事で，和を求めるテンプレート関数

template <typename T, typename ForwardIterator>
inline T sum (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T &zero=0.0l)
{
  T res(zero);
  if (first==last)  return res;
  for (; first!=last; ++first)
    res += *first;
  return res;
}

を紹介した．この関数は少なくとも STL コンテナ，配列，liboctave の ColumnVector に対して共通に使用することができた．

さて，このテンプレートで， "typename T" ははたして必要なのだろうか？つまり， ForwardIterator first として宣言されている first （これはイテレータであったりポインタであったりする）を間接参照した型が T でなければならないから， *first の型が分かれば T を明示する必要が無くなるはずなのだ．しかし，現行の C++ にはインスタンスの型を取得する方法は無い*1． C++0x では可能になるようだが（C++0x インスタンスからメンバの型を取得するあたりを参照），それは未来の話．

そこで，応急処置的な代用方法として，上の ForwardIterator 型を間接参照した型を取得する方法を考えてみた．一番シンプルに実現できるのが，おそらくテンプレートの部分特殊化 (Wikipedia)を使った方法で，具体的にはこうする：

template <typename T>
struct dereferenced_type
{
  typedef typename T::value_type type;
};
template <typename T>
struct dereferenced_type<T*>
{
  typedef T type;
};

template <typename FwdItr>
inline typename dereferenced_type<FwdItr>::type
    sum (FwdItr first, FwdItr last, const typename dereferenced_type<FwdItr>::type &zero=0.0l)
{
  typename dereferenced_type<FwdItr>::type res(zero);
  if (first==last)  return res;
  for (; first!=last; ++first)
    res += *first;
  return res;
}

ひとつ目のテンプレートクラス dereferenced_type は， T がイテレータクラスであることを仮定している．すべてのイテレータクラスでは， value_type 型が内部で定義されているから， T::value_type はイテレータを間接参照した型を表す．よって， dereferenced_type<T>::type で，イテレータ T を間接参照した型が得られるというわけだ．

ただし，これだけだと T=int* のような場合に対処できない．そこで，ふたつ目の dereferenced_type によって，もとの dereferenced_type の部分特殊化を行っている．これは型 T のポインタ型に対する特殊化である．この場合， T* を逆参照した型は当然 T であるから， dereferenced_type<T*>::type で， T が得られることになる．

最後のテンプレート関数がこれを利用した sum の定義だ． dereferenced_type<FwdItr>::type が FwdItr を間接参照した型を表している．このようにして，過去の記事で紹介した sum から "typename T" を取り去ることに成功した．

ちなみに，上の sum を利用するには，過去の記事にあるサンプルから T を指定する部分，すなわち <double> などを取り去ればよい．例えば

  cout<<"sum(x)= "<<sum(x.fortran_vec(),x.fortran_vec()+x.length())<<endl;
  cout<<"sum(y)= "<<sum(y.begin(),y.end())<<endl;
  cout<<"sum(z)= "<<sum(z,z+sizeof(z)/sizeof(z[0]))<<endl;

のようにすれば利用できる．

余談だが， boost にもポインタを取り去る remove_pointer というテンプレートクラスが存在する． boost/type_traits/remove_pointer.hpp か boost/type_traits.hpp を include すれば使える．が，上記 dereferenced_type の代わりに使ってもうまく機能しなかった．イテレータを間接参照した型を取得するようにはできていなかったためだ．

Estimating dereferenced type by partial specialization of template

テンプレートの部分特殊化を利用した間接参照型推定