【C++ 泛型编程 入门篇】C++元模版中std::remove_reference_t和std::remove_cv_t的运用（一）https://developer.aliyun.com/article/1465304
2.6 与宏的联合使用场景
在某些情况下，我们可能需要在宏中使用std::remove_reference_t。宏在C++中有着广泛的用途，它们能提供一种方便的方式来扩展和复用代码，然而，它们的行为往往是“看不见”的，有些像舞台幕后的工作人员，让我们能够欣赏到一场无瑕的演出。
2.6.1 宏与std::remove_reference_t的联合使用
设想一下，我们的编程环境是一部交响乐团，各个部分（例如函数、对象、模板和宏）都像乐器一样，各司其职，同时又协同合作，共同创造出美妙的乐章。在这个交响乐团中，std::remove_reference_t可能就像一个音符调整器，保证每个音符的准确度；而宏，则像乐队的指挥，引导整个乐团按照既定的节奏和旋律进行演奏。
考虑以下的场景，我们有一个宏，它需要处理一个表达式，这个表达式可能是一个值，也可能是一个引用，我们不希望这个差异影响我们的宏。在这种情况下，我们可以使用std::remove_reference_t，它可以帮助我们把表达式转化为其底层类型，就像音符调整器保证乐团中每个音符的准确度一样。
#define PROCESS_EXPR(expr) process(std::remove_reference_t<decltype(expr)>(expr))
在这个宏中，std::remove_reference_t用于获取expr的底层类型，然后创建一个新的临时变量，此变量就像是我们的“试吃份”，可以在不改变原有expr的情况下对其进行操作。
这样的使用方法就像指挥通过控制乐团的节奏和旋律，引导乐团演奏出一曲完美的交响乐。无论哪个音符（即使是引用）被播放，音符调整器（std::remove_reference_t）都会保证其准确度，而指挥（宏）则保证整个乐曲的连贯和和谐。
3. std::remove_cv_t
3.1 使用场景示例
std::remove_cv_t是一个模板元函数，用于删除类型的顶级const和volatile限定符。一种类比是，我们的思维方式（或者说"思维类型"）常常被我们过去的经验（即"限定符"）所限制。正如心理学家阿尔贝特·艾利斯在其理性情绪行为疗法中所指出的，我们的行为模式、情绪反应以及人际关系方式，往往被我们自身的信念体系所限定。这些信念有的是合理的，有的则不然。
当我们希望改变某些行为模式或情绪反应时，我们需要识别并消除那些不合理的信念——这正是艾利斯的理疗法帮助我们做的事情。同样，当我们需要一个"干净"的类型，没有任何顶层const或volatile限定符时，我们就可以使用std::remove_cv_t来实现。
为了更直观地理解这个函数，让我们来看一个示例：
#include <type_traits> template<typename T> void foo(T&& x) { using non_cv_t = std::remove_cv_t<T>; //... }
在上述代码中，std::remove_cv_t的作用是剥离类型T的顶级const或volatile限定符。如果T的实际类型是const或volatile类型，那么non_cv_t将是相应的非const或非volatile类型。
以更深层次的心理学理论为例，弗洛伊德的"防御机制"理论，防御机制是一种不自主的心理行为，用以消除或缓解心理冲突和压力。然而，这些防御机制有时会成为我们认知的"const"或"volatile"限定符，限制了我们对现实的准确认识。当我们希望得到一个清晰、无扭曲的认知时，我们需要像使用std::remove_cv_t一样，消除这些"防御机制"，从而得到一个"干净"的认知。
| 对比点 | 防御机制 | std::remove_cv_t |
| 功能 | 减少心理冲突和压力 | 删除类型的顶级const和volatile限定符 |
| 使用效果 | 可能导致对现实的扭曲认知 | 获取一个没有const和volatile限定的类型 |
| 如何应对 | 心理治疗，识别并消除不合理的防御机制 | 使用std::remove_cv_t，获取一个"干净"的类型 |
注意，std::remove_cv_t只能删除顶级的const和volatile，就像我们只能识别并改变我们意识到的行为模式和情绪反应。我们无法改变内嵌的或者说我们尚未意识到的那些防御机制——这就需要更深层次的心理治疗了。在C++中，对于嵌套const和volatile的处理，我们可能需要其它的工具和技术。
上述例子,如果你对int&&使用std::remove_reference_t，结果将会是int。同样，如果你对int&（左值引用）使用std::remove_reference_t，结果也将会是int。
这是std::remove_reference_t的主要用途，它可以帮助你在模板代码中处理引用类型，使你能够获得一个没有引用的类型。
以下是一个简单的例子：
#include <type_traits> int main() { static_assert(std::is_same_v<std::remove_reference_t<int&>, int>, "int& becomes int"); static_assert(std::is_same_v<std::remove_reference_t<int&&>, int>, "int&& becomes int"); }
在这个例子中，std::remove_reference_t<int&>和std::remove_reference_t<int&&>都是int，这证明了std::remove_reference_t可以移除左值引用和右值引用。
3.2 在模板元函数中的应用
模板元函数（metafunction）是C++模板元编程中的一个基础概念，它们是在编译期运行并生成类型或编译期值的函数。我们可以类比成是心理学中的自我观念（self-concept），这是一个人对自己身份的认知和理解，包括我们的信念、能力、性格特征等。这个自我观念是在我们的生活经历中形成的，并影响我们的行为和决策。
std::remove_cv_t可以在模板元函数中用来修改或创建新的类型，类似于在心理治疗中对自我观念进行重新评估和修改。这可以让我们有更真实和全面的自我理解，从而做出更好的决策。同样，在模板元编程中，我们可以用std::remove_cv_t来修改类型，以便更准确地符合我们的需求。
以下是一个例子，假设我们要写一个模板元函数，它将接收一个类型T，并返回一个没有cv限定符的数组类型：
template<typename T> struct remove_cv_from_array { typedef std::remove_cv_t<T> type[]; };
在上述代码中，我们创建了一个模板结构体remove_cv_from_array，它包含一个类型别名type。这个别名是通过对输入类型T使用std::remove_cv_t，并将结果作为数组类型得到的。这样，无论我们输入什么类型T，remove_cv_from_array<T>::type都将是一个没有cv限定符的数组类型。
3.3 在模板结构体中的应用
模板结构体提供了一种定义通用数据类型的方式，可以让我们为不同的数据类型编写相同的代码。模板结构体有点像人格理论中的"人格类型"概念，人格类型是一种将人的性格特质分类的方式，例如克拉克·霍尔和罗伯特·塞尔曼的人格特质理论，或者卡尔·荣格的人格类型理论。尽管每个人都是独一无二的，但我们仍然可以找到一些共同的特质和行为模式来进行分类。
std::remove_cv_t在模板结构体中的使用类似于在心理学中对人格类型进行分析和修改。我们可能发现一个人的某些行为模式并不完全符合他的人格类型，就像一个类型可能带有我们不需要的cv限定符。在这种情况下，我们可以使用std::remove_cv_t来去除这些限定符，从而得到一个更符合我们需求的类型。
这里有一个示例，显示了std::remove_cv_t在模板结构体中的用法：
template<typename T> struct MyStruct { std::remove_cv_t<T> value; };
在上述代码中，我们定义了一个模板结构体MyStruct，它有一个成员变量value。这个变量的类型是输入类型T的非cv版本，这是通过std::remove_cv_t得到的。
这就像在心理学中，我们可能会通过治疗和训练来帮助一个人改变他的某些行为模式，使其更好地符合他的人格类型。同样，我们也可以通过使用std::remove_cv_t来去除类型的cv限定符，使其更好地符合我们的需求。
3.4 需要注意的使用细节
std::remove_cv_t是一个强大且有用的工具，但是在使用过程中需要注意一些细节。这些注意事项与心理学中的一些概念密切相关。
首先，std::remove_cv_t只能删除顶层的const和volatile限定符，无法删除内嵌的限定符。这就像心理治疗中，虽然可以通过治疗改变某些显性的行为和情绪反应，但要改变潜在的、根深蒂固的行为模式和信念体系需要更深入的治疗。
例如，对于指针类型，std::remove_cv_t只能删除指针类型本身的cv限定符，而不能删除指针所指对象的cv限定符。
typedef const int* T; typedef std::remove_cv_t<T> Result; // Result is still const int*.
在上述代码中，尽管我们对类型T（const int*）使用了std::remove_cv_t，但Result类型仍然是const int*。这是因为std::remove_cv_t无法删除指针所指对象的const限定符。
其次，使用std::remove_cv_t时需要注意，如果输入的类型T已经没有cv限定符，那么std::remove_cv_t就是T本身。这就像心理治疗中，如果一个人已经没有需要改变的行为模式和信念体系，那么治疗的效果可能并不明显。
最后，要注意的是std::remove_cv_t本身并不改变输入的类型，而是返回一个新的类型。这就像心理治疗并不能改变一个人的过去，但可以帮助他们建立新的行为模式和信念体系。
3.5 模板和宏的联合使用
模板和宏都是C++中强大的编程工具，模板可以用来编写适用于多种类型的代码，而宏则是预处理器的一部分，它可以在编译之前进行文本替换。模板和宏的联合使用，可以让我们编写出更高效和灵活的代码。
这与心理学中的认知行为疗法有一些相似之处。认知行为疗法是一种结合了认知疗法和行为疗法的心理治疗方式，它认为我们的思维方式会影响我们的感觉和行为。通过改变我们的思维方式，我们可以改变我们的感觉和行为。
当我们使用模板和宏的时候，我们可以把宏看作是我们的"思维方式"，而模板就像是我们的"行为"。通过改变宏，我们可以改变模板的行为。
#define REMOVE_CV(T) std::remove_cv_t<T> template<typename T> void function() { REMOVE_CV(T) x; //... }
在上述代码中，我们定义了一个宏REMOVE_CV，它使用了std::remove_cv_t。然后，我们在一个模板函数function中使用了这个宏。这样，无论我们的模板函数接收什么类型T，REMOVE_CV(T)都将是没有cv限定符的T。
这就像在认知行为疗法中，我们可以通过改变我们的思维方式来改变我们的感觉和行为。同样，在C++中，我们也可以通过改变宏来改变模板的行为。
注意，尽管宏很强大，但它也有一些限制和潜在的问题，比如作用域问题、副作用问题等。因此，在使用宏的时候，我们需要谨慎对待。这也是为什么现代C++编程中，我们通常推荐使用模板和constexpr来替代宏。
3.6 在Qt框架中的应用
Qt是一个跨平台的应用程序开发框架，被广泛用于开发GUI应用程序。然而，Qt不仅限于GUI开发，它也包括了各种用于网络、数据库、XML处理、线程、正则表达式、多媒体等的类和函数。
在Qt中，std::remove_cv_t的应用并不常见，因为Qt主要使用的是QObject体系，QObject系列的类不可以被复制，因此不需要删除const。然而，在某些情况下，我们可能会在Qt程序中使用标准C++代码，此时std::remove_cv_t可能会派上用场。
例如，我们可能在Qt程序中使用C++的标准库函数，如std::sort。此时，如果我们需要对const元素进行排序，我们就可以使用std::remove_cv_t来去除const限定符。
QVector<const int> vec = {3, 1, 2}; std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](std::remove_cv_t<decltype(*vec.begin())> a, std::remove_cv_t<decltype(*vec.begin())> b) { return a < b; });
在上述代码中，我们使用了std::remove_cv_t来去除元素类型的const限定符，这样我们就可以在lambda表达式中使用非const参数，从而使用std::sort函数。
就像在心理学中，我们可能需要结合不同的理论和方法来对某个问题进行全面的理解和解决。同样，在编程中，我们也可能需要结合使用Qt和标准C++来编写更有效和灵活的代码。
4. 为什么选择使用std::remove_reference_t和std::remove_cv_t
4.1 解决的问题
在C++编程中，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t是两个非常有用的工具，它们可以帮助我们处理类型的引用和const/volatile修饰符。选择使用这两个工具的原因主要有以下几点：
- 类型操作的简化：在模板编程中，我们经常需要对类型进行操作，例如移除类型的引用或
const/volatile修饰符。std::remove_reference_t和std::remove_cv_t提供了一种简单直接的方式来完成这些操作，无需我们手动编写复杂的类型操作代码。 - 代码的可读性和可维护性：使用
std::remove_reference_t和std::remove_cv_t可以使我们的代码更易于阅读和维护。这是因为这两个工具的名字清楚地表明了它们的功能，而且它们都是标准库的一部分，所以任何熟悉C++的程序员都能理解它们的作用。 - 类型安全：
std::remove_reference_t和std::remove_cv_t都是类型安全的，它们只对类型进行操作，不会改变任何实际的值。这意味着使用这两个工具不会引入任何运行时的错误。 - 代码的灵活性：
std::remove_reference_t和std::remove_cv_t可以在编译时期对类型进行操作，这使得我们的代码更加灵活。例如，我们可以根据模板参数的类型决定是否需要移除引用或const/volatile修饰符。
总的来说，选择使用std::remove_reference_t和std::remove_cv_t可以使我们的代码更加简洁、清晰、安全和灵活。
我们可以用表格的形式来对比没有使用这两个工具和使用了这两个工具的情况：
| 原始类型 | std::remove_reference_t | std::remove_cv_t | |
| 示例1 | int& | int | int& |
| 示例2 | const double | const double | double |
| 示例3 | volatile int | volatile int | int |
如表格所示，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t为我们提供了一种清晰、确定的方式来处理类型，满足了我们对确定性的需求，使我们在编程中更加自信。这也是为什么我们在面对复杂的C++代码时，会选择使用这些工具的原因。
4.2 对比其它解决方法的优点
在C++元编程中，我们有多种处理类型的工具，但是std::remove_reference_t和std::remove_cv_t在特定场景中有着无法替代的优点。我们可以从心理学的角度，以满足探索和节省精力的需求为例，来解释这些工具的优势。
心理学家Abraham Maslow提出，人类有一种自我实现的需求，即不断探索、学习新事物和提升自我。在编程中，我们有时需要探索和处理复杂的类型，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t提供了一种简洁且明确的方式来进行这种探索。它们可以帮助我们直接看到类型的本质，而无需深入其复杂的结构。
此外，心理学家Daniel Kahneman在他的理论中提出，人们有一种将复杂任务简化的趋势，以便节省精力和时间。在这一点上，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t也起到了非常重要的作用。它们让我们能够更快地得到我们需要的类型，避免了手动处理类型的复杂性和繁琐。
我们可以通过下表对比这两个工具与其它类型处理工具的优点：
| 方法 | 优点 | 缺点 |
| 手动操作 | 灵活性高 | 操作复杂 |
| std::decay | 能处理多种情况 | 不能特化处理 |
| std::remove_cv_t/std::remove_reference_t | 特化处理，简单明了 | 只处理特定情况 |
所以，从心理学角度看，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t能满足我们探索复杂类型的需求，也能帮助我们节省精力，更高效地编程，这是它们的优势所在。
4.3 在音视频处理与FFMPEG中的应用案例
当我们在处理实际的音视频编程问题时，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t的优势更为明显。这些类型操作工具能为我们解决在音视频处理和FFMPEG中常见的类型问题。
假设我们正在使用FFMPEG库处理一段视频，我们可能需要处理各种不同的数据类型，例如图像的像素格式、音频的采样格式等。这些类型可能会带有各种修饰符，比如const、volatile或引用，这给我们的编程带来了挑战。我们需要一种简单且有效的方法来获取这些类型的"裸露"形式，这样我们才能正确地处理这些数据。
在这种情况下，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t就能派上用场。它们能帮助我们清晰地看到我们正在处理的类型，从而使我们能够更好地掌握我们的代码。
例如，假设我们有一个函数处理像素格式：
template<typename T> void process_pixels(T&& pixels) { using PixelType = std::remove_reference_t<T>; // ... 现在我们可以清晰地操作PixelType类型的数据了 }
在上面的代码中，std::remove_reference_t使我们能够获得像素数据的实际类型，无论它是否是一个引用。这使我们能够更好地掌握我们的代码，从而更有效地处理像素数据。
因此，std::remove_reference_t和std::remove_cv_t在音视频处理与FFMPEG中发挥了重要的作用，它们让我们能够更好地理解和操作各种复杂的数据类型。
