一、逻辑操作
在C++中，逻辑运算符算是最常见的一种运算符，如&&，||以及！。这三种逻辑运算符对于处理条件判断和循环控制等有着重要的作用。说的更简单一些，就是处理程序的分支路径。这也符合现实世界中的工作处理实践。毕竟，计算机程序本来的目的就是为了解决现实世界中的问题。
二、元编程的逻辑操作
随着泛型编程特别是其中的元编程的发展，在编译期进行计算的需求也成为了一个重要的方向。&&这类逻辑运算符一般是只能用于运行时的逻辑操作，虽然在某些情况下（如编译时的常量表达式的逻辑运算）也可以使用。但在更多的情况下还是在运行时进行处理逻辑操作。
理论上讲，把它们扩展到编译期也不是不可能的。但是，从设计原则上和发展的眼光来看，这是一种非常不合理的设计。所以在C++17中，针对元编程中的逻辑操作给出了相应的三个逻辑操作的模板即：std::conjunction、std::disjunction和std::negation。即逻辑与，逻辑或和逻辑非。
三、std::conjunction、std::disjunction和std::negation
下面将针对这三个逻辑模板进行分析：
- std::conjunction
逻辑与的操作，它接受N个布尔类型如前面提到的std::true_type或 std::false_type，它同样具有短路的行为，一量遇到std::false_type，将会终止模板类型的实例化。其也提供了 std::conjunction_v这种辅助变量模板。
#include<iostream>#include<type_traits>// func is enabled if all Ts... have the same type as Ttemplate<typename T,typename...Ts>std::enable_if_t<std::conjunction_v<std::is_same<T,Ts>...>>func(T,Ts...){std::cout<<"All types in pack are the same.\n";}// otherwisetemplate<typename T,typename...Ts>std::enable_if_t<!std::conjunction_v<std::is_same<T,Ts>...>>func(T,Ts...){std::cout<<"Not all types in pack are the same.\n";}template<typename T,typename...Ts>constexpr bool all_types_are_same=std::conjunction_v<std::is_same<T,Ts>...>;static_assert(all_types_are_same<int,int,int>);static_assert(not all_types_are_same<int,int&,int>);intmain(){func(1,2,3);func(1,2,"hello!");}- std::disjunction
逻辑或操作，它提供对多个布尔类型的执行或操作，同样它也支持短路行为，一但有一个std::true_type，后续将不再进行模板的实例化。其同样提供了disjunction_v这个辅助模板。
#include<cstdint>#include<string>#include<type_traits>// values_equal<a, b, T>::value is true if and only if a == b.template<autoV1,decltype(V1)V2,typename T>structvalues_equal:std::bool_constant<V1==V2>{using type=T;};// default_type<T>::value is always truetemplate<typename T>structdefault_type:std::true_type{using type=T;};// Now we can use disjunction like a switch statement:template<intI>using int_of_size=typename std::disjunction<//values_equal<I,1,std::int8_t>,//values_equal<I,2,std::int16_t>,//values_equal<I,4,std::int32_t>,//values_equal<I,8,std::int64_t>,//default_type<void>// must be last!>::type;static_assert(sizeof(int_of_size<1>)==1);static_assert(sizeof(int_of_size<2>)==2);static_assert(sizeof(int_of_size<4>)==4);static_assert(sizeof(int_of_size<8>)==8);static_assert(std::is_same_v<int_of_size<13>,void>);// checking if Foo is constructible from double will cause a hard errorstructFoo{template<class T>structsfinae_unfriendly_check{static_assert(!std::is_same_v<T,double>);};template<class T>Foo(T,sfinae_unfriendly_check<T>={});};template<class...Ts>structfirst_constructible{template<class T,class...Args>structis_constructible_x:std::is_constructible<T,Args...>{using type=T;};structfallback{staticconstexpr bool value=true;using type=void;// type to return if nothing is found};template<class...Args>using with=typename std::disjunction<is_constructible_x<Ts,Args...>...,fallback>::type;};// OK, is_constructible<Foo, double> not instantiatedstatic_assert(std::is_same_v<first_constructible<std::string,int,Foo>::with<double>,int>);static_assert(std::is_same_v<first_constructible<std::string,int>::with<>,std::string>);static_assert(std::is_same_v<first_constructible<std::string,int>::with<constchar*>,std::string>);static_assert(std::is_same_v<first_constructible<std::string,int>::with<void*>,void>);intmain(){}- std::negation
逻辑非操作，主要用于对模板参数B进行逻辑否定。同样也有negation_v辅助模板。
#include<type_traits>static_assert(std::is_same<std::bool_constant<false>,typename std::negation<std::bool_constant<true>>::type>::value,"");static_assert(std::is_same<std::bool_constant<true>,typename std::negation<std::bool_constant<false>>::type>::value,"");static_assert(std::negation_v<std::bool_constant<true>>==false);static_assert(std::negation_v<std::bool_constant<false>>==true);intmain(){}*上述代码均来自cppreference的示例代码
它们三个主要可以用于以下场景：
- 条件控制和处理
可以与 std::enable_if_t或std::find_if等进行条件编译、判断和分支控制,实现SFINAE的处理。如：
template<typename T>std::enable_if_t<std::conjunction_v<std::is_integral<T>,std::is_signed<T>>,void>Check(T value){// 控制重载}- 复杂类型或自定义类型
可以通过其实现复杂类型的判断或自定义实现相关的数据类型，如：
template<typename T>using is_owner_integral=std::conjunction<std::is_integral<T>,std::is_signed<T>>;包括模板的特化处理等，都可以通过其来控制
3. 编译错误控制和接口约束
通过逻辑判断（包括static_assert），如短路等来避免对更深层的复杂模板编译处理
四、两类逻辑操作的区别
在上面的分析中，发现二者虽然都可以实现逻辑的操作，但在具体应用中还是有所不同，主要包括：
- 应用时期不同
元编程中的逻辑操作用于编译期；而逻辑运算符则在运行期应用（虽然在特定情况下逻辑操作运算符也可以用在编译期） - 面向的操作对象不同
元编程的逻辑操针对类型（类型特征模板）；而逻辑运算符针对的布尔值 - 运算结果不同
元编程的逻辑操作返回的是std::true_type等类型；而逻辑运算符返回的是布尔值 - 面对场景不同
元编程的逻辑操作主要用于模板元编程、SFINAE等编译期的条件控制；而逻辑运算符则用于逻辑判断 - 性能和复杂度
元编程的逻辑操作可能增加了编译时间，应用较为复杂，但提供了清晰可读性语法；而逻辑运算符直接编译成机器指令在运行时操作，开销低
五、总结
C++语言也是不断的发展和完善的，随着元编程技术被标准不断推进，相关的配套模块也会不断的充实和完善。这就需要开发者不断的跟进标准的发展，不断的学习并及时的整合到自己的知识体系中。
