std::conditional详解

std::conditional 是 C++ 标准库 <type_traits> 头文件中提供的一个模板工具，用于在编译时根据布尔条件选择两种类型中的一种。其核心功能类似于三元条件运算符（?:），但作用于类型层面而非值层面。

基本语法

#include <type_traits>

template<bool B, typename T, typename F>
struct conditional;

// 特化版本：
template<typename T, typename F>
struct conditional<true, T, F> { using type = T; };

template<typename T, typename F>
struct conditional<false, T, F> { using type = F; };

// 辅助别名模板（C++11 起）：
template<bool B, typename T, typename F>
using conditional_t = typename conditional<B, T, F>::type;

• 参数：
  • B：布尔条件（true 或 false）。
  • T：当 B 为 true 时选择的类型。
  • F：当 B 为 false 时选择的类型。
• 成员 type：根据 B 的值，为 T 或 F。

核心功能

根据布尔条件 B，conditional<B, T, F>::type 会静态地选择 T 或 F：

• 若 B 为 true，则 type 是 T。
• 若 B 为 false，则 type 是 F。

实现原理

通过模板特化实现条件选择：

// 主模板（默认处理 B = false）
template<bool B, typename T, typename F>
struct conditional {
    using type = F;
};

// 特化模板处理 B = true
template<typename T, typename F>
struct conditional<true, T, F> {
    using type = T;
};

使用示例

1. 基本用法

using Type1 = std::conditional<true, int, double>::type;  // Type1 = int
using Type2 = std::conditional<false, int, double>::type; // Type2 = double

2. 结合类型特性（Type Traits）

根据类型是否为整数选择不同类型：

template<typename T>
struct SelectType {
    using Type = std::conditional_t<std::is_integral_v<T>, int, double>;
};

static_assert(std::is_same_v<SelectType<int>::Type, int>);    // 通过
static_assert(std::is_same_v<SelectType<float>::Type, double>); // 通过

3. 条件选择容器类型

template<bool UseVector>
struct ContainerSelector {
    using Container = std::conditional_t<UseVector, std::vector<int>, std::list<int>>;
};

ContainerSelector<true>::Container  vec;  // vec 是 std::vector<int>
ContainerSelector<false>::Container list; // list 是 std::list<int>

与运行时条件的区别

普通 if-else 是运行时的控制流，而 std::conditional 是编译时的类型选择：

// 运行时条件（无法用于类型选择）：
if (condition) {
    using Type = int;
} else {
    using Type = double; // 错误：无法在运行时改变类型
}

// 编译时条件（正确方式）：
using Type = std::conditional_t<condition, int, double>;

常见应用场景

1. 类型分发（Type Dispatch）
   根据类型特性选择不同的实现。

   template<typename T>
   struct Wrapper {
       using Storage = std::conditional_t<std::is_trivially_copyable_v<T>, T, T*>;
   };
   

2. 优化代码路径
   根据编译期条件选择高效的类型或算法。

   template<bool UseSIMD>
   struct Algorithm {
       using DataType = std::conditional_t<UseSIMD, SIMDVector, ScalarVector>;
   };
   

3. 元编程中的分支逻辑
   在模板元编程中实现复杂的分支逻辑。

   template<typename T>
   using NestedType = std::conditional_t<
       std::is_class_v<T>,
       typename T::value_type,
       T
   >;
   

与 std::enable_if 的区别

| 特性 | std::conditional | std::enable_if | |———————|—————————————-|—————————————| | 目的 | 根据条件选择两种类型之一 | 根据条件启用或禁用模板重载 | | 返回类型 | 直接返回 T 或 F | 条件为真时返回 T，否则无定义 | | 典型应用场景 | 类型选择、分支逻辑 | SFINAE、模板特化控制 |

总结

• std::conditional 是编译时类型选择的工具，通过模板特化实现。
• 常用于根据布尔条件静态选择类型，提升代码的灵活性和可维护性。
• 结合其他类型特性（如 std::is_integral、std::is_pointer 等），可实现复杂的元编程逻辑。