Question

我想进入更多的模板元编程。我知道SFINAE代表“替换失败不是错误”。但是有人能告诉我SFINAE的好用吗？

Answer 1

我喜欢使用SFINAE来检查布尔条件。

template<int I> void div(char(*)[I % 2 == 0] = 0) {
    /* this is taken when I is even */
}

template<int I> void div(char(*)[I % 2 == 1] = 0) {
    /* this is taken when I is odd */
}

它非常有用。例如，我用它来检查使用运算符逗号收集的初始值设定项列表是否不长于固定大小

template<int N>
struct Vector {
    template<int M> 
    Vector(MyInitList<M> const& i, char(*)[M <= N] = 0) { /* ... */ }
}

仅当M小于N时才接受列表，这意味着初始化列表没有太多元素。

语法char(*)[C]表示：指向元素类型为char且大小为C的数组的指针。如果C为假（这里为0），那么我们得到无效类型char(*)[0]，指向零大小数组的指针：SFINAE使得模板将被忽略。

用boost::enable_if表示，看起来像这样

template<int N>
struct Vector {
    template<int M> 
    Vector(MyInitList<M> const& i, 
           typename enable_if_c<(M <= N)>::type* = 0) { /* ... */ }
}

在实践中，我经常发现能够检查条件是否有用。

Answer 2

下面是一个例子（from here）：

template<typename T>
class IsClassT {
  private:
    typedef char One;
    typedef struct { char a[2]; } Two;
    template<typename C> static One test(int C::*);
    // Will be chosen if T is anything except a class.
    template<typename C> static Two test(...);
  public:
    enum { Yes = sizeof(IsClassT<T>::test<T>(0)) == 1 };
    enum { No = !Yes };
};

当评估IsClassT<int>::Yes时，0无法转换为int int::*，因为int不是类，因此它不能有成员指针。如果SFINAE不存在，那么你会得到一个编译器错误，类似'0无法转换为非类型int的成员指针'。相反，它只使用返回Two的...形式，因此求值为false，int不是类类型。

Answer 3

在C ++ 11中，SFINAE测试变得更加漂亮。以下是一些常见用途的例子：

根据特征选择函数重载

template<typename T>
std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value> f(T t){
    //integral version
}
template<typename T>
std::enable_if_t<std::is_floating_point<T>::value> f(T t){
    //floating point version
}

使用所谓的类型接收器习惯用法，您可以对类型执行相当任意的测试，例如检查它是否具有成员以及该成员是否属于某种类型

//this goes in some header so you can use it everywhere
template<typename T>
struct TypeSink{
    using Type = void;
};
template<typename T>
using TypeSinkT = typename TypeSink<T>::Type;

//use case
template<typename T, typename=void>
struct HasBarOfTypeInt : std::false_type{};
template<typename T>
struct HasBarOfTypeInt<T, TypeSinkT<decltype(std::declval<T&>().*(&T::bar))>> :
    std::is_same<typename std::decay<decltype(std::declval<T&>().*(&T::bar))>::type,int>{};


struct S{
   int bar;
};
struct K{

};

template<typename T, typename = TypeSinkT<decltype(&T::bar)>>
void print(T){
    std::cout << "has bar" << std::endl;
}
void print(...){
    std::cout << "no bar" << std::endl;
}

int main(){
    print(S{});
    print(K{});
    std::cout << "bar is int: " << HasBarOfTypeInt<S>::value << std::endl;
}

以下是一个实例：http://ideone.com/dHhyHE 我最近还在我的博客中写了一篇关于SFINAE和标签发送的章节（无耻的插件但相关）http://metaporky.blogspot.de/2014/08/part-7-static-dispatch-function.html

从C ++ 14开始注意，有一个std :: void_t与我的TypeSink基本相同。

Answer 4

Boost的enable_if库为使用SFINAE提供了一个很好的干净界面。我最喜欢的用法示例之一是Boost.Iterator库。 SFINAE用于启用迭代器类型转换。

Answer 5

C ++ 17可能会提供查询功能的通用方法。有关详细信息，请参阅N4502，但作为一个独立的示例，请考虑以下内容。

这部分是常量部分，将其放在标题中。

// See http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/n4502.pdf.
template <typename...>
using void_t = void;

// Primary template handles all types not supporting the operation.
template <typename, template <typename> class, typename = void_t<>>
struct detect : std::false_type {};

// Specialization recognizes/validates only types supporting the archetype.
template <typename T, template <typename> class Op>
struct detect<T, Op, void_t<Op<T>>> : std::true_type {};

以下示例摘自N4502，显示了用法：

// Archetypal expression for assignment operation.
template <typename T>
using assign_t = decltype(std::declval<T&>() = std::declval<T const &>())

// Trait corresponding to that archetype.
template <typename T>
using is_assignable = detect<T, assign_t>;

与其他实现相比，这个实现非常简单：减少了一组工具（void_t和detect）就足够了。此外，据报道（见N4502）它比以前的方法效率更高（编译时和编译器内存消耗）。

这是一个live example，其中包括GCC 5.1之前的可移植性调整。

Answer 6

这是另一个（已故）SFINAE示例，基于Greg Rogers＆＃39; answer：

template<typename T>
class IsClassT {
    template<typename C> static bool test(int C::*) {return true;}
    template<typename C> static bool test(...) {return false;}
public:
    static bool value;
};

template<typename T>
bool IsClassT<T>::value=IsClassT<T>::test<T>(0);

通过这种方式，您可以查看value的值，看看T是否属于某个类：

int main(void) {
    std::cout << IsClassT<std::string>::value << std::endl; // true
    std::cout << IsClassT<int>::value << std::endl;         // false
    return 0;
}

Answer 7

以下是SFINAE的一篇好文章：An introduction to C++'s SFINAE concept: compile-time introspection of a class member。

总结如下：

/*
 The compiler will try this overload since it's less generic than the variadic.
 T will be replace by int which gives us void f(const int& t, int::iterator* b = nullptr);
 int doesn't have an iterator sub-type, but the compiler doesn't throw a bunch of errors.
 It simply tries the next overload. 
*/
template <typename T> void f(const T& t, typename T::iterator* it = nullptr) { }

// The sink-hole.
void f(...) { }

f(1); // Calls void f(...) { }

template<bool B, class T = void> // Default template version.
struct enable_if {}; // This struct doesn't define "type" and the substitution will fail if you try to access it.

template<class T> // A specialisation used if the expression is true. 
struct enable_if<true, T> { typedef T type; }; // This struct do have a "type" and won't fail on access.

template <class T> typename enable_if<hasSerialize<T>::value, std::string>::type serialize(const T& obj)
{
    return obj.serialize();
}

template <class T> typename enable_if<!hasSerialize<T>::value, std::string>::type serialize(const T& obj)
{
    return to_string(obj);
}

declval是一个实用程序，它为您提供了一个无法轻松构造的类型对象的“虚假引用”。 declval对我们的SFINAE结构非常方便。

struct Default {
    int foo() const {return 1;}
};

struct NonDefault {
    NonDefault(const NonDefault&) {}
    int foo() const {return 1;}
};

int main()
{
    decltype(Default().foo()) n1 = 1; // int n1
//  decltype(NonDefault().foo()) n2 = n1; // error: no default constructor
    decltype(std::declval<NonDefault>().foo()) n2 = n1; // int n2
    std::cout << "n2 = " << n2 << '\n';
}

Answer 8

自该主题的最后答案以来，存在一个新博客。

它是Fluent C ++：http://fluentcpp.com/

关于“ SFINAE”的研究有很多例子。

Answer 9

在这里，我正在使用模板函数重载（不是直接SFINAE）来确定指针是函数还是成员类指针：（Is possible to fix the iostream cout/cerr member function pointers being printed as 1 or true?）

https://godbolt.org/z/c2NmzR

#include<iostream>

template<typename Return, typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Return(*pointer)(Args...)) {
    return true;
}

template<typename Return, typename ClassType, typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Return(ClassType::*pointer)(Args...)) {
    return true;
}

template<typename... Args>
constexpr bool is_function_pointer(Args...) {
    return false;
}

struct test_debugger { void var() {} };
void fun_void_void(){};
void fun_void_double(double d){};
double fun_double_double(double d){return d;}

int main(void) {
    int* var;

    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << "0. " << is_function_pointer(var) << std::endl;
    std::cout << "1. " << is_function_pointer(fun_void_void) << std::endl;
    std::cout << "2. " << is_function_pointer(fun_void_double) << std::endl;
    std::cout << "3. " << is_function_pointer(fun_double_double) << std::endl;
    std::cout << "4. " << is_function_pointer(&test_debugger::var) << std::endl;
    return 0;
}

打印

0. false
1. true
2. true
3. true
4. true

就像代码一样，它可以（取决于编译器的“良好”意愿）生成对函数的运行时调用，该函数将返回true或false。如果您想强制is_function_pointer(var)以编译类型求值（运行时不执行任何函数调用），则可以使用constexpr变量技巧：

constexpr bool ispointer = is_function_pointer(var);
std::cout << "ispointer " << ispointer << std::endl;

根据C ++标准，保证所有constexpr变量都在编译时（Computing length of a C string at compile time. Is this really a constexpr?）求值。

Answer 10

以下代码使用SFINAE让编译器根据类型是否具有某些方法来选择重载：

    #include <iostream>
    
    template<typename T>
    void do_something(const T& value, decltype(value.get_int()) = 0) {
        std::cout << "Int: " <<  value.get_int() << std::endl;
    }
    
    template<typename T>
    void do_something(const T& value, decltype(value.get_float()) = 0) {
        std::cout << "Float: " << value.get_float() << std::endl;
    }
    
    
    struct FloatItem {
        float get_float() const {
            return 1.0f;
        }
    };
    
    struct IntItem {
        int get_int() const {
            return -1;
        }
    };
    
    struct UniversalItem : public IntItem, public FloatItem {};
    
    int main() {
        do_something(FloatItem{});
        do_something(IntItem{});
        // the following fails because template substitution
        // leads to ambiguity 
        // do_something(UniversalItem{});
        return 0;
    }

输出：

Float: 1
Int: -1

Answer 11

其他答案提供的示例在我看来比需要的更复杂。

以下是 cppreference 中稍微容易理解的示例：

#include <iostream>
 
// this overload is always in the set of overloads
// ellipsis parameter has the lowest ranking for overload resolution
void test(...)
{
    std::cout << "Catch-all overload called\n";
}
 
// this overload is added to the set of overloads if
// C is a reference-to-class type and F is a pointer to member function of C
template <class C, class F>
auto test(C c, F f) -> decltype((void)(c.*f)(), void())
{
    std::cout << "Reference overload called\n";
}
 
// this overload is added to the set of overloads if
// C is a pointer-to-class type and F is a pointer to member function of C
template <class C, class F>
auto test(C c, F f) -> decltype((void)((c->*f)()), void())
{
    std::cout << "Pointer overload called\n";
}
 
struct X { void f() {} };
 
int main(){
  X x;
  test( x, &X::f);
  test(&x, &X::f);
  test(42, 1337);
}

输出：

Reference overload called
Pointer overload called
Catch-all overload called

如您所见，在第三次测试调用中，替换失败且没有错误。

C ++ SFINAE的例子？

11 个答案: