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C++如何使用std::add_pointer添加指针?(元编程类型构造)

尼克

尼克

发布时间:2026-02-19 10:37:02

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来源于php中文网

原创

std::add_pointer是编译期类型转换工具,将t变为t*,不创建运行时指针;它不剥离引用或cv限定符,对int&等非法类型直接编译失败,常与decltype、remove_reference_t等配合用于泛型编程。

c++如何使用std::add_pointer添加指针?(元编程类型构造)

std::add_pointer 是个编译期工具,不是运行时指针创建函数

它不生成实际指针变量,只在类型层面把 T 变成 T*。常见误解是以为它能“给值加指针”,比如对 int x = 42; 调用 std::add_pointer<decltype>::type</decltype> 得到一个指向 x 的指针——其实它只产出类型 int*,你还得自己写 &x 才能得到值。

典型错误现象:std::add_pointer<int>::type p = 10;</int> 编译失败,因为 int* 不能直接赋整数;正确用法是 std::add_pointer<int>::type p = &x;</int> 或配合 decltype 推导已有变量的指针类型。

  • std::add_pointer<void>::type</void> 展开为 void*(合法)
  • std::add_pointer<int>::type</int> 展开为 int*&(注意:是“指向 int 引用的指针”,C++ 不允许,编译报错)
  • const T 使用: std::add_pointer<const int>::type</const>const int*(顶层 const,非 int* const

std::add_pointer 在模板推导中常和 decltype 搭配使用

真正实用场景是泛型代码里,你想让函数返回“某个表达式的指针类型”,但又不想硬写 int*double* ——这时靠 decltype 抓类型,再用 std::add_pointer 包一层。

例如写一个通用取地址包装器:

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template<typename T>
auto make_ptr(T&& t) -> typename std::add_pointer<decltype(t)>::type {
    return &t;
}

注意:这里必须用 typename std::add_pointer<...>::type</...>,因为 std::add_pointer<t></t> 是依赖名称(dependent name),编译器需要 typename 告知后面是个类型。

  • 如果传入右值(如 make_ptr(42)),decltype(42)int,结果是 int*,但取地址非法 —— 这说明你得加 std::is_lvalue_reference 约束或改用 std::addressof
  • C++14 起可用别名模板简化:std::add_pointer_t<t></t> 替代 typename std::add_pointer<t>::type</t>

std::add_pointer 对 cv 限定符和引用的处理容易出错

它的行为严格按标准定义:仅对“可加指针”的类型生效;否则 SFINAE 失败或编译错误。关键陷阱在于它不剥离引用或 cv 限定符 —— 它只是原样套上 *

  • std::add_pointer_t<int></int> → 编译错误(C++ 禁止 int&*
  • std::add_pointer_t<const int></const> → 同样错误(const int&* 不合法)
  • std::add_pointer_t<volatile int></volatile>volatile int*(合法)
  • 想安全处理任意类型?先用 std::remove_reference_tstd::remove_cv_t 预处理:std::add_pointer_t<:remove_cv_t>>></:remove_cv_t>

替代方案:多数时候直接用 auto 或类型别名更清晰

除非你在写 trait、type-erased 容器或深度元编程库,否则 std::add_pointer 很少是唯一解。现代 C++ 中,用 auto*decltype(&x) 更直白,也避免模板嵌套带来的可读性问题。

例如:

int x = 42;
auto p1 = &x;                    // p1 是 int*
auto p2 = std::addressof(x);      // 同样是 int*,且安全处理字面量/重载 operator&
  • std::add_pointer 主要价值在类型计算管道中(比如配合 std::decay 构造统一指针接口)
  • 在 constexpr context 里它不可用(因为它不产生值),别指望用它做编译期指针算术
  • 跨平台兼容性没问题,它是 C++11 标准组件,所有主流 STL 都实现

真正难的是判断什么时候该用它——而不是怎么用。它不解决“怎么取地址”,只解决“怎么描述‘那个地址的类型’”。一旦开始纠结 int&* 为什么错,就该回头检查是否真需要这层抽象。

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