查找C++模板标识符列表的末尾

Question

假设出于解析目的，想要跳过模板标识符列表的内容：

template<(valid code)>
        ^            ^
        | from       | to

首先想到的是

盲目地找到第一个>，但这并不总是有效：

template<(valid code),template<(valid code)> >
        ^                                  ^
        | from                             | to, oops

更好的方法是跳过成对的<并以递归方式>：

template<(valid code),template<(valid code)> >
        ^                                    ^
        | from                               | to, better

然而，即使是这种方法对于像这样晦涩但有效的杰作（来自bits\random.h，第69行，GCC 4.7.x）也失败了：

template<(...),bool = __w < static_cast<size_t>(...)>
        ^                 ^            ^      ^     ^     ^
        | 1               | 2          | 3    | 2   | 1   | where did 0 go?

那么我的问题是，找到任何有效模板标识符列表末尾的正确方法是什么？

Answer 1

真的没有简单的方法可以找到任何有效模板标识符列表的末尾，因为比 bits/random.h 中的示例有更多的病理可能性。（在这个答案的末尾有一个病理案例的例子：C++是上下文无关的还是上下文相关的？其中标识符是否是模板取决于一个 largish 整数是否是素数。

该算法很容易说明（在 C++11 标准第 14.2 条第 3 款中，[temp.names] ）。基本上，<是模板括号，当且仅当它跟随模板标识符、单词 template 或cast运算符之一时。一旦你有一个开放的<，它就会与第一个>匹配，它没有嵌套在某些括号语法（包括大括号和括号）中，并且不匹配一些嵌套的模板括号。在 C++11 中，这包括属于>>令牌一部分的>。

例如，如果random.h的例子说bool = __w > ...，>将被视为结束模板括号。但由于它是<，并且__w不是模板标识符，因此它被视为小于运算符。恕我直言，好的风格总是将比较和移位运算符括在括号中，如果它们在模板括号内，但这只是我。

标准的确切措辞：

在名称查找发现名称是模板名称或运算符函数 ID 或文本运算符 ID 引用一组重载函数后，如果后跟一个<，则其成员是函数模板，则<始终被视为模板参数列表的分隔符，而不是小于运算符。解析模板参数列表时，第一个非嵌套>将作为结束分隔符，而不是大于运算符。

该算法很难实现，因为没有简单的方法可以知道哪些标识符是模板标识符，因为您需要解析整个程序（至少在使用点之前）才能知道每个标识符是什么样的东西。这包括查找和解析包含的文件，以及以其他方式预处理源代码。

如果你真的希望它是准确的，你需要使用C++解析器，并意识到它可能是一个非常缓慢的过程，因为它可以包括模板实例化（如引用的素数检查示例）。如果你只是想做一些类似语法着色的事情，你可能会得到一个近似值。

Answer 2

您需要

跳过()括号内的任何内容。
您需要在<之前查看标识符，并知道它是否是类型名称。

第二个是有问题的，您需要扫描所有源代码并识别 class/struct/union s 和 typedef s 的所有名称，以便当您到达形式 __w < __a 的表达式（在本例中简化）时，您知道__w是否命名类型。
这有问题的原因是，如果你遇到任何预处理器元编程（比如Boost关于这个主题的库），你基本上只能编写一个程序来评估这些程序，看看创建了哪些类型名称。
此外，考虑这段代码（比显示它有多难的必要要复杂一些）：

    template <template <class> class T>
    struct Base
    {
        template <class X>
        using type = T<X>;
    };
    template <>
    struct Base<std::numeric_limits>//Let's assume numeric_limits only has one template argument for this example
    {
        static const int type = 0;
    };
    template <class T, Base<T>::type < 0>
    struct OtherClass{};

这种复杂性是 typename 关键字的用途，因为Base<T>是一个依赖范围，因此您无法立即判断Base<T>::type命名类型还是成员变量。 通过这种方式，语法要求Base<T>::type是静态成员变量，typename Base<T>::type是类型（我们不知道哪种类型，但没关系，我们只是试图找到模板标识符列表的末尾）。
除了上面的示例之外，您还需要处理鲜为人知的 template 关键字用法。 由于Base<T>是一个依赖范围，如何解析Base<T>::type<0>？ 这取决于type是什么。 在这种情况下，语法要求Base<T>::type是成员变量并解析为(Base<T>::type < 0) >，Base<T>::template type<0>是模板表达式。

关键字 typename 和 template ，虽然在您了解依赖范围之前很难理解您的思想，但最终会让您的工作更轻松。 否则，如果不编写完整的编译器，模板标识符列表在哪里结束的简单问题几乎不可能回答（即使这样，编译器也很难编写）。

撇开依赖作用域

不谈，您仍然需要能够处理非依赖作用域。 这意味着您需要知道Base<numeric_limits>::type是否是一种类型，这意味着扫描每个struct/class/union以查找typedef，并解析基类 typedef s 和私有继承 + using 语句的公共继承。

如果你将自己限制在编译的代码上，你的工作仍然是容易处理的，否则你还有很多工作要做。

我不保证这就是一切，只是这很可能会让你忙一段时间。