介绍c 的SFINAE概念:类成员的编译时内省
0.导语1.C 自省?2.老式的C 98方式2.1重载决议2.2 SFINAE2.3 sizeof运算符2.4 结合一切2.5 实现我们的想法2.6 小结3.C 11方式3.1 decltype, declval, auto & co4.融合时间4.1 第一种解决方案4.2 第二种解决方案5.C 14的优势5.2 auto与lambda5.2 重建is_valid6.C 177.For the fun8.总结
0.导语
本篇文章翻译自
https://jguegant.github.io/blogs/tech/sfinae-introduction.html
文中代码见《C 那些事》：
https://github.com/Light-City/CPlusPlusThings
期待您的star!
1.C 自省?
在解释什么是SFINAE之前，让我们探讨其主要用法之一：自省(introspection)。您可能已经知道，在运行时检查对象的类型或属性时，C 并不出色。默认情况下提供的最佳功能是RTTI(Run-time type information)。不仅RTTI并不总是可用，而且它还提供给您的不仅仅是操作对象的当前类型。在某些情况下，例如序列化，动态语言或具有反射功能的语言确实很方便。
例如，在Python中，使用反射可以执行以下操作：
代码语言：javascript复制class A(object):
# Simply overrides the 'object.__str__' method.
def __str__(self):
return "I am a A"
class B(object):
# A custom method for my custom objects that I want to serialize.
def serialize(self):
return "I am a B"
class C(object):
def __init__(self):
# Oups! 'serialize' is not a method.
self.serialize = 0
def __str__(self):
return "I am a C"
def serialize(obj):
# Let's check if obj has an attribute called 'serialize'.
if hasattr(obj, "serialize"):
# Let's check if this 'serialize' attribute is a method.
if hasattr(obj.serialize, "__call__"):
return obj.serialize()
# Else we call the __str__ method.
return str(obj)
a = A()
b = B()
c = C()
print(serialize(a)) # output: I am a A.
print(serialize(b)) # output: I am a B.
print(serialize(c)) # output: I am a C.
如您所见，在序列化过程中，很容易检查对象是否具有属性并查询该属性的类型。在我们的例子中，它允许我们使用serialize方法（如果可用），否则返回到更通用的方法str。功能强大，不是吗？好吧，我们可以用纯C 做到这一点！
这是Boost.Hana文档中使用is_valid提到的C 14解决方案：
代码语言：javascript复制#include <boost/hana.hpp>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
namespace hana = boost::hana;
// 检查类型是否有一个serialize方法
auto hasSerialize = hana::is_valid([](auto &&x) -> decltype(x.serialize()) {});
// 序列化任意对象
template<typename T>
std::string serialize(T const &obj) {
return hana::if_(hasSerialize(obj),
[](auto &x) { return x.serialize(); },
[](auto &x) { return to_string(x); }
)(obj);
}
// 类型A只有to_string 方法
struct A {
};
std::string to_string(const A &) {
return "I am A";
}
// 类型B有serialize方法
struct B {
std::string serialize() const {
return "I am B";
}
};
// 类型C有个serialize数据成员与to_string方法
struct C {
std::string serialize;
};
std::string to_string(const C &) {
return "I am C";
}
int main() {
A a;
B b;
C c;
std::cout << serialize(a) << endl;
std::cout << serialize(b) << endl;
std::cout << serialize(c) << endl;
}
如您所见，与Python相比，它只需要比Python多一点的样板，而不像您期望的那样复杂。它是如何工作的？好吧，如果您懒于阅读其余内容，这是我能给您的最简单的答案：与动态类型的语言不同，您的编译器一旦启动便可以访问许多静态类型信息。我们可以限制您的编译器对这些类型进行一些工作是有意义的！您想到的下一个问题是“如何？”。好吧，在下面，我们将探索各种选项，我们必须奴役我们喜欢的编译器以获取乐趣和收益！最后，我们将重新创建自己的is_valid。
2.老式的C 98方式
不管你的编译器是过时的，还是你的老板拒绝为最新的Visual Studio许可证付费，或者你只是喜欢考古学，这一章都会让你感兴趣。对于那些卡在c 11和c 14之间的人来说，这也很有趣。
c 98中的解决方案依赖于3个关键概念:重载解析、SFINAE和sizeof的静态行为。
overload resolution, SFINAE and the static behavior of sizeof
2.1重载决议
当一个函数名称和某个函数模板名称匹配时，重载决议过程大致如下：
- 根据名称找出所有适用的函数和函数模板对于适用的函数模板，要根据实际情况对模板形参进行替换；
- 替换过程中如果发生错误，这个模板会被丢弃
- 在上面两步生成的可行函数集合中，编译器会寻找一个最佳匹配，产生对该函数的调用
- 如果没有找到最佳匹配，或者找到多个匹配程度相当的函数，则编译器需要报错。
一个简单的函数调用，如“f(obj);”在c 中，激活一个机制，根据参数obj来确定应该调用哪个f函数。如果一组函数可以接受obj作为参数，那么编译器必须选择最合适的函数，或者换句话说，解决最好的重载!下面是一个很好的cppreference页面，它解释了整个过程:重载解析。
https://en.cppreference.com/w/cpp/language/overload_resolution
在这种情况下，经验法则是编译器选择参数与参数最匹配的候选函数。没有什么比一个好的例子更好的了：
代码语言：javascript复制void f(std::string s); // int can't be convert into a string.
void f(double d); // int can be implicitly convert into a double, so this version could be selected, but...
void f(int i); // ... this version using the type int directly is even more close!
f(1); // Call f(int i);
在c 中，也有一些可以接受任何东西的陷洞函数(sink-hole functions)。首先，函数模板接受任何类型的参数(假设是T)，但是编译器的真正黑洞、魔鬼变量真空、被遗忘类型的遗忘都是可变参数函数。是的，就像可怕的C printf。
代码语言：javascript复制可变参数函数 https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/variadic
std::string f(...); // Variadic functions are so "untyped" that...
template <typename T> std::string f(const T& t); // ...this templated function got the precedence!
f(1); // Call the templated function version of f.
必须记住的一点是，函数模板不如可变参数函数通用。
注意：模板化函数实际上可以比普通函数更精确。但是，在平局的情况下，普通函数将具有优先级。
2.2 SFINAE
回忆一下上述的重载决议：
函数调用
函数模板
SFINAE
我已经用几个段落的强大功能来戏弄你了，现在终于可以解释这个并不复杂的缩写词了。SFINAE表示替换失败不是错误( Substitution Failure Is Not An Error)。简单地说，替换就是尝试用提供的类型或值替换模板参数的机制。在某些情况下，如果替换导致无效代码，编译器不应该抛出大量错误，而应该继续尝试其他可用的重载。SFINAE概念只是为“健全”的编译器保证这种“健全”的行为。例如：
代码语言：javascript复制/*
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(...) { }
上述例子中：编译器尝试f重载,因为模板化函数比可变参数函数更精确(通用)。T将被int取代，这将使我们得到void f(const int& t, int::iterator* b = nullptr); int 没有迭代器子类型，但是编译器不会抛出一堆错误。它只是尝试下一个重载。
再来回顾一下上述的简单理解：替换就是尝试用提供的类型或值替换模板参数的机制。在某些情况下，如果替换导致无效代码，编译器不应该抛出大量错误，而应该继续尝试其他可用的重载。SFINAE概念只是为“健全”的编译器保证这种“健全”的行为。
所有的表达式都不会导致SFINAE。一个广泛的规则是说功能/方法主体之外的所有替代都是“安全的”。要获得更好的列表，请查看此Wiki页面。
https://en.cppreference.com/w/cpp/language/sfinae
例如，函数体内的错误替换将导致可怕的C 模板错误：
代码语言：javascript复制// The compiler will be really unhappy when it will later discover the call to hahahaICrash.
// 当以后发现对hahahaICrash的调用时，编译器将非常不满意。
template <typename T> void f(T t) { t.hahahaICrash(); }
void f(...) { } // The sink-hole wasn't even considered.
int main() {
f(1);
}
经过上述的探讨，我们可以得到：
可惜has_type_x不是编译时，因此我们需要一个在编译时可确定的bool，引出sizeof运算符。
2.3 sizeof运算符
sizeof运算符确实是一个不错的工具！它允许我们在编译时返回类型或表达式的字节大小。sizeof非常有趣，因为它精确地计算表达式，就像编译表达式一样精确。例如，一个人可以做：
代码语言：javascript复制#include <iostream>
typedef char type_test[42];
type_test &f() {}
int main() {
// In the following lines f won't even be truly called but we can still access to the size of its return type.
// Thanks to the "fake evaluation" of the sizeof operator.
char arrayTest[sizeof(f())];
std::cout << sizeof(f()) << std::endl; // Output 42.
}
但是等等!如果我们能处理一些编译时整数，我们不能做一些编译时比较吗?
答案是:绝对是的(当然可以比较)，我亲爱的读者!我们在这里：
代码语言：javascript复制typedef char yes; // Size: 1 byte.
typedef yes no[2]; // Size: 2 bytes.
// Two functions using our type with different size.
yes &f1() {}
no &f2() {}
int main() {
std::cout << sizeof(f1()) << std::endl;
std::cout << sizeof(f2()) << std::endl;
std::cout << (sizeof(f1()) == sizeof(f2())) << std::endl; // Output 0.
}
可以看到，此时has_type_x可以在编译时计算出来对应的value。
2.4 结合一切
现在，我们有了所有工具来创建解决方案，以在编译时检查类型中方法的存在。您甚至可能已经自己解决了大部分问题。因此，让我们创建它：
#include <iostream>
#include "structData.h"
template<class T>
struct hasSerialize {
// 编译时比较
typedef char yes[1];
typedef char no[2];
// 允许我们检查序列化确实是一种方法
// 第二个参数必须是第一个参数的类型
// 例如：reallyHas<int,10> 替换为 reallyHas<int,int 10> 并起作用
// 注意：它仅适用于整数常量和指针(因此函数指针可以使用)
// 例如：reallyHas<std::string (C::*)(), &C::serialize> 替换为
// reallyHas<std::string (C::*)(), std::string (C::*)() &C::serialize> 并起作用
template<typename U, U u>
struct reallyHas;
// std::string (C::*)() 是函数指针声明
template<typename C>
static yes &test(reallyHas<std::string (C::*)(), &C::serialize> * /*unused*/) {}
// std::string (C::*)()const 函数指针 -> std::string serialize() const
template<typename C>
static yes &test(reallyHas<std::string (C::*)() const, &C::serialize> * /*unused*/) {}
// The famous C sink-hole.
// Note that sink-hole must be templated too as we are testing test<T>(0).
// If the method serialize isn't available, we will end up in this method.
template<typename>
static no &test(...) { /* dark matter */ }
//用作测试的返回值的常数。
//由于编译时评估的大小，因此实际上在这里完成了测试。
static const bool value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes);
// 或者
// enum { value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes) };
};
int main() {
// 检测结构体是否有serialize方法
// Using the struct A, B, C defined in the previous hasSerialize example.
std::cout << hasSerialize<A>::value << std::endl;
std::cout << hasSerialize<B>::value << std::endl;
std::cout << hasSerialize<C>::value << std::endl;
}
realHas结构体有点棘手，但必须确保序列化是方法而不是类型的简单成员。您可以使用此解决方案的变体对类型进行大量测试（测试成员，子类型...），我建议您更多地搜索SFINAE技巧。
注意：如果您确实想要一个纯编译时常量，并且避免在旧编译器上出现一些错误，则可以用以下方法替换最后一个值评估：“enum { value = sizeof(test(0)) == sizeof(yes) }” 。
您可能还想知道为什么它不能与继承一起使用。C 中的继承和动态多态性是一个在运行时可用的概念，换句话说，就是编译器将不会拥有且无法猜测的数据！但是，编译时类型检查效率更高（运行时影响为0），几乎与运行时一样强大。例如：
代码语言：javascript复制// Using the previous A struct and hasSerialize helper.
struct D : A
{
std::string serialize() const
{
return "I am a D!";
}
};
template <class T> bool testHasSerialize(const T& /*t*/) { return hasSerialize<T>::value; }
D d;
A& a = d; // Here we lost the type of d at compile time.
std::cout << testHasSerialize(d) << std::endl; // Output 1.
std::cout << testHasSerialize(a) << std::endl; // Output 0.
最后但并非最不重要的是，我们的测试覆盖了主要的情况，而不是像函子那样棘手的情况：(没有考虑仿函数的情况)
代码语言：javascript复制struct E
{
struct Functor
{
std::string operator()()
{
return "I am a E!";
}
};
Functor serialize;
};
E e;
std::cout << e.serialize() << std::endl; // Succefully call the functor.
std::cout << testHasSerialize(e) << std::endl; // Output 0.
2.5 实现我们的想法
现在，您可能认为使用我们的hasSerialize来创建一个序列化函数非常容易!好吧，我们试试
代码语言：javascript复制template <class T> std::string serialize(const T& obj)
{
if (hasSerialize<T>::value) {
return obj.serialize(); // error: no member named 'serialize' in 'A'.
} else {
return to_string(obj);
}
}
A a;
serialize(a);
它可能很难接受，但由编译器引起的错误是绝对正常的!
模板展开后(如果考虑在替换和编译时求值之后)将获得的代码：
代码语言：javascript复制std::string serialize(const A& obj)
{
if (0) { // Dead branching, but the compiler will still consider it!
return obj.serialize(); // error: no member named 'serialize' in 'A'.
} else {
return to_string(obj);
}
}
分支0永远也跑不到，但是编译器还是执行到这个分支下的代码。0的分支，说明obj没有serialize函数，但是却调用了，当然出错了。
您的编译器确实是个好人，不会遗忘任何分支，因此在这种情况下，obj必须同时具有serialize方法和to_string重载。解决方案包括将序列化功能分为两个不同的功能：一个仅使用obj.serialize()，另一个根据obj的类型使用to_string。
我们回到一个已经解决的较早的问题，如何根据类型拆分？SFINAE，可以肯定！到那时，我们可以将hasSerialize函数重新构造为序列化函数，并使其返回std :: string而不是编译时boolean。但是我们不会那样做！将hasSerialize测试与其使用序列化分开是比较干净的。
这个问题如何解决呢？
第一种解决方案：加上constexpr，具体后面阐述。
C 17 引入 if constexpr 支持在编译期执行, 可以将之应用于泛型编程中的条件判断,
if constexpr (hasSerialize<T>::value)
第二种解决方案：就是不用if语句了，而是将这个函数分成两个函数，每个函数对应一个分支。如何分？用enable_if：
SFINAE-14
代码语言：javascript复制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.
// Usage:
enable_if<true, int>::type t1; // Compiler happy. t's type is int.
enable_if<hasSerialize<B>::value, int>::type t2; // Compiler happy. t's type is int.
enable_if<false, int>::type t3; // Compiler unhappy. no type named 'type' in 'enable_if<false, int>';
enable_if<hasSerialize<A>::value, int>::type t4; // no type named 'type' in 'enable_if<false, int>';
我们需要在“template <class T> std::string serialize(const T& obj)”签名上找到一个巧妙的SFINAE解决方案。我带给您难题的最后一部分，称为enable_if。
如您所见，我们可以使用enable if根据编译时表达式触发替换失败。现在我们可以在“template <class T> std::string serialize(const T& obj)”签名上使用这个错误来调度到正确的版本。最后，我们找到了问题的真正解决办法：
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);
}
A a;
B b;
C c;
// The following lines work like a charm!
std::cout << serialize(a) << std::endl;
std::cout << serialize(b) << std::endl;
std::cout << serialize(c) << std::endl;
值得注意两个细节！
首先，我们在返回类型上使用enable_if，以保持参数推导，否则我们将必须明确指定类型"serialize<A>(a)"。
其次，即使使用to_string的版本也必须使用enable_if，否则serialize（b）将有两个潜在的可用重载并引起歧义。如果您想查看此C 98版本的完整代码，这里是要点。在C 11中，生活要容易得多，所以让我们看一下这个新标准的美妙之处！
注意:同样重要的是要知道这段代码在一个表达式上创建了一个SFINAE(“&C::serialize”)。虽然这个特性不是c 98标准所要求的，但是它已经在使用了，这取决于您的编译器。它确实成为c 11中一个安全的选择。
2.6 小结
以上C 98方式总结说出下面问题：
SFINAE-14
3.C 11方式
SFINAE-14
在2000年的大世纪闰年之后，人们对未来几年相当乐观。有些人甚至决定为像我这样的下一代c 程序员设计一个新的标准!这个标准不仅可以减轻TMP的麻烦(模板元编程的副作用)，而且在第一个十年就可以使用，因此它的代码名为c 0x。好吧，这个标准不幸地出现在下一个十年（2011 ==> C 11），但是它带来了许多有趣的特性。让我们回顾一下他们。
3.1 decltype, declval, auto & co
decltype
还记得sizeof操作符对传递给它的表达式进行“伪计算”，然后返回表达式类型的大小吗?
c 11增加了一个新的运算符decltype。decltype给出了它要计算的表达式的类型。由于我的善良，我不会让你举一个例子，直接给你：
代码语言：javascript复制B b;
decltype(b.serialize()) test = "test"; // Evaluate b.serialize(), which is typed as std::string.
// Equivalent to std::string test = "test";
declval是一个实用程序，可为您提供对无法轻松构造的类型的对象的“伪引用”。declval对于我们的SFINAE结构确实非常方便。cppreference示例非常简单，因此这里是一个副本：
代码语言：javascript复制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';
}
auto
auto specifier 指定被声明的变量的类型将被自动推导。auto相当于c#中的var。auto在c 11中也有一个不太出名的函数声明用法。这里有一个很好的例子：
代码语言：javascript复制bool f();
auto test = f(); // Famous usage, auto deduced that test is a boolean, hurray!
// vvv t wasn't declare at that point, it will be after as a parameter!
template <typename T> decltype(t.serialize()) g(const T& t) { } // Compilation error
// Less famous usage:
// vvv auto delayed the return type specification!
// vvv vvv the return type is specified here and use t!
template <typename T> auto g(const T& t) -> decltype(t.serialize()) { } // No compilation error.
如您所见，auto允许使用尾随返回类型语法，并使用decltype以及涉及函数参数之一的表达式。这是否意味着我们可以使用它来测试SFINAE序列化的存在？
是的，沃森博士！decltype很快就会亮起来，您必须等待C 14才能完成这种棘手的自动用法（但是由于它是C 11的功能，因此最终会在这里出现）。
constexpr
c 11还提供了一种执行编译时计算的新方法!
新的关键字constexpr是编译器的一个提示，这意味着这个表达式是常量，可以在编译时直接求值。在c 11中，constexpr有很多规则，只能使用一小部VIEs(非常重要的表达式)表达式(没有循环……)!我们仍然有足够的时间来创建编译时阶乘函数：
代码语言：javascript复制constexpr int factorial(int n)
{
return n <= 1? 1 : (n * factorial(n - 1));
}
int i = factorial(5); // Call to a constexpr function.
// Will be replace by a good compiler by:
// int i = 120;
constexpr增加了STL中std :: true_type和std :: false_type的使用。顾名思义，这些类型封装了constexpr布尔值“ true”和constrexpr布尔值“ false”。它们最重要的属性是类或结构可以从它们继承。例如：
代码语言：javascript复制struct testStruct : std::true_type { }; // Inherit from the true type.
constexpr bool testVar = testStruct(); // Generate a compile-time testStruct.
bool test = testStruct::value; // Equivalent to: test = true;
test = testVar; // true_type has a constexpr converter operator, equivalent to: test = true;
4.融合时间
4.1 第一种解决方案
在烹饪中，一个好的食谱需要把所有最好的配料按正确的比例混合。如果您不想在晚餐时使用1998年的意大利面条代码，那么让我们重新访问2011年的c 98 hasSerialize和serialize函数，其中包含“新鲜”的成分。让我们从消除腐烂的方法开始，使用美味的decltype和bake 一点点的constexpr而不是sizeof。在烤箱中烘烤15分钟后（或出现新的头痛症状），您将获得：
template<class T>
struct hasSerialize {
// We test if the type has serialize using decltype and declval.
template<typename C>
static constexpr decltype(std::declval<C>().serialize(), bool()) test(int /* unused */) {
// We can return values, thanks to constexpr instead of playing with sizeof.
return true;
}
template<typename C>
static constexpr bool test(...) {
return false;
}
// int is used to give the precedence!
static constexpr bool value = test<T>(int());
};
您可能对我使用decltype感到有些困惑。C 逗号运算符“，”可以创建多个表达式链。在decltype中，将评估所有表达式，但仅将最后一个表达式视为该类型。序列化不需要任何更改，减去了STL中现在提供了enable_if函数的事实。
测试如下：
代码语言：javascript复制template<class T>
std::string serialize(const T &obj) {
// 不加constexpr 报错：error: no member named 'serialize' in 'A'.
// C 17的constexpr
if constexpr (hasSerialize<T>::value)
return obj.serialize();
else
return to_string(obj);
}
int main() {
A a;
B b;
C c;
// The following lines work like a charm!
std::cout << serialize(a) << std::endl;
std::cout << serialize(b) << std::endl;
std::cout << serialize(c) << std::endl;
}
4.2 第二种解决方案
Boost.Hanna文档中介绍的另一个使用std :: true_type和std :: false_type的C 11解决方案是这样的：
template<typename T, typename=std::string>
struct hasSerialize : std::false_type {
};
template<typename T>
struct hasSerialize<T, decltype(std::declval<T>().serialize())> : std::true_type {
};
// 测试同上
我个人认为，这种解决方案更加狡猾！它依赖于不太知名的默认模板参数。但是，如果您的灵魂已经（堆栈）损坏，您可能会意识到默认参数会在专业领域传播。因此，当我们使用hasSerialize <OurType> :: value时，默认参数会起作用，并且实际上我们在 primary template 和 specialisation方面都正在寻找hasSerialize <OurType，std :: string> :: value。同时，将处理decltype的替换和求值，并且如果OurType具有返回std :: string的序列化方法，则我们的specialisation会被替换为具有签名hasSerialize <OurType，std :: string>，否则替换将失败。因此，在良好情况下，specialisation优先。在这种情况下，将可以使用std :: void_t C 17帮助程序。无论如何，这是您可以使用的要点！
我告诉过你，第二种解决方案隐藏了很多复杂性，我们仍然有很多c 11特性没有被利用，比如nullptr、lambda、r-values。不用担心，我们将在c 14中使用其中的一些。
5.C 14的优势
5.2 auto与lambda
根据我的XFCE环境右上角的公历，我们是2015年！我可以安全地在我最喜欢的编译器上打开C 14编译标志，不是吗？好吧，我可以使用clang（MSVC是否使用maya日历？）。再一次，让我们探索新功能，并使用它们来构建精彩的东西！就像我在本文开头所承诺的那样，我们甚至将重新创建一个is_valid。
auto
（1）返回类型推断的结果
c 14中的一些很酷的特性来自于auto关键字的轻松使用(用于类型推断的关键字)。现在，auto可以用于函数或方法的返回类型。例如：
代码语言：javascript复制auto myFunction() // Automagically figures out that myFunction returns ints.
{
return int();
}
只要类型很容易被编译器“猜测”，它就可以工作。毕竟我们是在用c 编程，而不是OCaml
lambda
（2）函数爱好者的功能
c 11介绍了lambda。lambda具有以下语法：
代码语言：javascript复制[capture-list](params) -> non-mandatory-return-type { ...body... }
在我们的例子中，一个有用的例子是：
代码语言：javascript复制int main() {
B b;
auto l1 = [](B &b) { return b.serialize(); }; // Return type figured-out by the return statement.
auto l3 = [](B &b) -> std::string { return b.serialize(); }; // Fixed return type.
auto l2 = [](B &b) -> decltype(b.serialize()) { return b.serialize(); }; // Return type dependant to the B type.
std::cout << l1(b) << std::endl; // Output: I am a B!
std::cout << l2(b) << std::endl; // Output: I am a B!
std::cout << l3(b) << std::endl; // Output: I am a B!
}
c 14给lambdas带来了一个小的变化，但是带来了巨大的影响!
Lambdas接受自动参数:根据参数推导出参数类型。Lambdas被实现为一个具有新创建的未命名类型(也称为闭包类型)的对象。如果一个lambda有一些自动参数，它的“函子操作符”操作符()将被简单地模板化。让我们来看看：
代码语言：javascript复制void fun(A a,B b,C c) {
// ***** Simple lambda unamed type *****
auto l4 = [](int a, int b) { return a b; };
std::cout << l4(4, 5) << std::endl; // Output 9.
// Equivalent to:
struct l4UnamedType {
int operator()(int a, int b) const {
return a b;
}
};
l4UnamedType l4Equivalent = l4UnamedType();
std::cout << l4Equivalent(4, 5) << std::endl; // Output 9 too.
// ***** auto parameters lambda unnamed type *****
// b's type is automagically deduced!
auto l5 = [](auto &t) -> decltype(t.serialize()) { return t.serialize(); };
std::cout << l5(b) << std::endl; // Output: I am a B!
// std::cout << l5(a) << std::endl; // Error: no member named 'serialize' in 'A'.
l5UnamedType l5Equivalent = l5UnamedType();
std::cout << l5Equivalent(b) << std::endl; // Output: I am a B!
// std::cout << l5Equivalent(a) << std::endl; // Error: no member named 'serialize' in 'A'.
}
除了lambda本身，我们对生成的未命名类型更感兴趣:它的lambda操作符()可以用作SFINAE!
正如您所看到的，编写lambda比编写等价类型要简单。这应该使你想起我最初的解决办法：
代码语言：javascript复制// Check if a type has a serialize method.
auto hasSerialize = hana::is_valid([](auto&& x) -> decltype(x.serialize()) { });
好消息是，我们现在可以重新创建is_valid一切！
5.2 重建is_valid
现在，我们已经有了一种非常时尚的方式，可以使用lambda生成具有潜在SFINAE属性的未命名类型，我们需要弄清楚如何使用它们！如您所见，hana :: is_valid是一个将lambda作为参数并返回类型的函数。我们将is_valid返回的类型称为container。container将负责保留lambda的未命名类型以供以后使用。让我们从编写is_valid函数及其container开始：
template <typename UnnamedType> struct container
{
// Remembers UnnamedType.
};
template <typename UnnamedType> constexpr auto is_valid(const UnnamedType& t)
{
// We used auto for the return type: it will be deduced here.
return container<UnnamedType>();
}
auto test = is_valid([](const auto& t) -> decltype(t.serialize()) {})
// Now 'test' remembers the type of the lambda and the signature of its operator()!
下一步是使用operator操作符()扩展容器，例如我们可以用一个参数调用它。此参数类型将针对UnnamedType进行测试!为了对参数类型进行测试，我们可以再次对一个重新创建的'UnnamedType'对象使用SFINAE !它给出了这个解决方案：
template <typename UnnamedType> struct container
{
// Let's put the test in private.
private:
// We use std::declval to 'recreate' an object of 'UnnamedType'.
// We use std::declval to also 'recreate' an object of type 'Param'.
// We can use both of these recreated objects to test the validity!
template <typename Param> constexpr auto testValidity(int /* unused */)
-> decltype(std::declval<UnnamedType>()(std::declval<Param>()), std::true_type())
{
// If substitution didn't fail, we can return a true_type.
return std::true_type();
}
template <typename Param> constexpr std::false_type testValidity(...)
{
// Our sink-hole returns a false_type.
return std::false_type();
}
public:
// A public operator() that accept the argument we wish to test onto the UnnamedType.
// Notice that the return type is automatic!
template <typename Param> constexpr auto operator()(const Param& p)
{
// The argument is forwarded to one of the two overloads.
// The SFINAE on the 'true_type' will come into play to dispatch.
// Once again, we use the int for the precedence.
return testValidity<Param>(int());
}
};
template <typename UnnamedType> constexpr auto is_valid(const UnnamedType& t)
{
// We used auto for the return type: it will be deduced here.
return container<UnnamedType>();
}
// Check if a type has a serialize method.
auto hasSerialize = is_valid([](auto&& x) -> decltype(x.serialize()) { });
如果您在这一点上有点困惑，我建议您花点时间重新阅读前面的所有示例。你已经拥有了所有你需要的武器，现在开始与c 战斗吧!
最后! ! !我们有一个工作是有效的，我们可以使用它的序列化!
如果我和我的SFINAE技巧一样邪恶，我会让你复制每个代码片段来重新创建一个完整的工作解决方案。但今天，万圣节的精神与我同在，这里是要点。嘿,嘿!不要这么快就结束这篇文章!如果你是真正的战士，你可以读最后一部分!
6.C 17
前面已经使用过这个方法了，这里提及一下即可。
7.For the fun
我没有告诉你几件事，是故意的。否则，我担心这篇文章要长两倍。我强烈建议您向Google询问有关我要说的内容的更多信息。
（1）首先，如果您希望有一个与Boost一起工作的解决方案。Boost.Hana static if_，您需要通过Hana的等效物来改变testValidity方法的返回类型，如下所示：
代码语言：javascript复制template <typename Param> constexpr auto test_validity(int /* unused */)
-> decltype(std::declval<UnnamedType>()(std::declval<Param>()), boost::hana::true_c)
{
// If substitution didn't fail, we can return a true_type.
return boost::hana::true_c;
}
template <typename Param> constexpr decltype(boost::hana::false_c) test_validity(...)
{
// Our sink-hole returns a false_type.
return boost::hana::false_c;
}
静态if实现非常有趣，但至少与我们在本文中解决的问题一样困难。也许有一天，我会再写一篇关于它的文章
（2）如果您注意到我们一次只检查一个参数？我们不能做这样的事情：
代码语言：javascript复制auto test = is_valid([](auto&& a, auto&& b) -> decltype(a.serialize(), b.serialize()) { });
A a;
B b;
std::cout << test(a, b) << std::endl;
实际上，我们可以使用一些参数包。这是解决方案：
代码语言：javascript复制template <typename UnnamedType> struct container
{
// Let's put the test in private.
private:
// We use std::declval to 'recreate' an object of 'UnnamedType'.
// We use std::declval to also 'recreate' an object of type 'Param'.
// We can use both of these recreated objects to test the validity!
template <typename... Params> constexpr auto test_validity(int /* unused */)
-> decltype(std::declval<UnnamedType>()(std::declval<Params>()...), std::true_type())
{
// If substitution didn't fail, we can return a true_type.
return std::true_type();
}
template <typename... Params> constexpr std::false_type test_validity(...)
{
// Our sink-hole returns a false_type.
return std::false_type();
}
public:
// A public operator() that accept the argument we wish to test onto the UnnamedType.
// Notice that the return type is automatic!
template <typename... Params> constexpr auto operator()(Params&& ...)
{
// The argument is forwarded to one of the two overloads.
// The SFINAE on the 'true_type' will come into play to dispatch.
return test_validity<Params...>(int());
}
};
template <typename UnnamedType> constexpr auto is_valid(UnnamedType&& t)
{
// We used auto for the return type: it will be deduced here.
return container<UnnamedType>();
}
// Check if a type has a serialize method.
auto hasSerialize = is_valid([](auto &&x) -> decltype(x.serialize()) {});
// Notice how I simply swapped the return type on the right?
template<class T>
auto serialize(T &obj)
-> typename std::enable_if<decltype(hasSerialize(obj))::value, std::string>::type {
return obj.serialize();
}
template<class T>
auto serialize(T &obj)
-> typename std::enable_if<!decltype(hasSerialize(obj))::value, std::string>::type {
return to_string(obj);
}
int main() {
A a;
B b;
C c;
auto test = is_valid([](const auto &t) -> decltype(t.serialize()) {});
std::cout << test(a,b) << std::endl;
std::cout << test(b) << std::endl;
std::cout << test(c) << std::endl;
// The following lines work like a charm!
std::cout << serialize(a) << std::endl;
std::cout << serialize(b) << std::endl;
std::cout << serialize(c) << std::endl;
}
8.总结
