是否有可能编写一个模板,根据某个成员函数是否定义在类上而改变行为?

下面是我想写的一个简单的例子:

template<class T>
std::string optionalToString(T* obj)
{
    if (FUNCTION_EXISTS(T->toString))
        return obj->toString();
    else
        return "toString not defined";
}

因此,如果类T定义了toString(),那么它就使用它;否则,它就不会。我不知道如何做的神奇部分是“FUNCTION_EXISTS”部分。


当前回答

奇怪的是,竟然没有人建议我在这个网站上看到的下面这个漂亮的把戏:

template <class T>
struct has_foo
{
    struct S { void foo(...); };
    struct derived : S, T {};

    template <typename V, V> struct W {};

    template <typename X>
    char (&test(W<void (X::*)(), &X::foo> *))[1];

    template <typename>
    char (&test(...))[2];

    static const bool value = sizeof(test<derived>(0)) == 1;
};

你必须确保T是一个类。查找foo时的模糊性似乎是替换失败。我让它在gcc上工作,但不确定它是否是标准的。

其他回答

我也遇到过类似的问题:

一个模板类,可以从少数基类派生,其中一些基类具有某个成员,而另一些基类没有。

我解决它类似于“typeof”(Nicola Bonelli)的答案,但使用decltype,所以它在MSVS上编译和正确运行:

#include <iostream>
#include <string>

struct Generic {};    
struct HasMember 
{
  HasMember() : _a(1) {};
  int _a;
};    

// SFINAE test
template <typename T>
class S : public T
{
public:
  std::string foo (std::string b)
  {
    return foo2<T>(b,0);
  }

protected:
  template <typename T> std::string foo2 (std::string b, decltype (T::_a))
  {
    return b + std::to_string(T::_a);
  }
  template <typename T> std::string foo2 (std::string b, ...)
  {
    return b + "No";
  }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
  S<HasMember> d1;
  S<Generic> d2;

  std::cout << d1.foo("HasMember: ") << std::endl;
  std::cout << d2.foo("Generic: ") << std::endl;
  return 0;
}

这是一个c++ 11的解决方案,用于解决“如果我做X,它会编译吗?”

template<class> struct type_sink { typedef void type; }; // consumes a type, and makes it `void`
template<class T> using type_sink_t = typename type_sink<T>::type;
template<class T, class=void> struct has_to_string : std::false_type {}; \
template<class T> struct has_to_string<
  T,
  type_sink_t< decltype( std::declval<T>().toString() ) >
>: std::true_type {};

Trait has_to_string使得has_to_string<T>::value为true当且仅当T有一个方法. tostring,该方法在此上下文中可以用0参数调用。

接下来,我将使用标签调度:

namespace details {
  template<class T>
  std::string optionalToString_helper(T* obj, std::true_type /*has_to_string*/) {
    return obj->toString();
  }
  template<class T>
  std::string optionalToString_helper(T* obj, std::false_type /*has_to_string*/) {
    return "toString not defined";
  }
}
template<class T>
std::string optionalToString(T* obj) {
  return details::optionalToString_helper( obj, has_to_string<T>{} );
}

它比复杂的SFINAE表达式更易于维护。

如果你发现自己经常这样做,你可以用宏来写这些特征,但它们相对简单(每个只有几行),所以可能不值得这样做:

#define MAKE_CODE_TRAIT( TRAIT_NAME, ... ) \
template<class T, class=void> struct TRAIT_NAME : std::false_type {}; \
template<class T> struct TRAIT_NAME< T, type_sink_t< decltype( __VA_ARGS__ ) > >: std::true_type {};

上面所做的是创建一个宏MAKE_CODE_TRAIT。你向它传递你想要的trait的名字,以及一些可以测试类型t的代码。

MAKE_CODE_TRAIT( has_to_string, std::declval<T>().toString() )

创建上述特征类。

作为题外话,上面的技术是MS所谓的“表达式SFINAE”的一部分,他们的2013编译器失败相当严重。

注意,在c++ 1y中,以下语法是可能的:

template<class T>
std::string optionalToString(T* obj) {
  return compiled_if< has_to_string >(*obj, [&](auto&& obj) {
    return obj.toString();
  }) *compiled_else ([&]{ 
    return "toString not defined";
  });
}

这是一个内联编译条件分支,滥用了大量c++特性。这样做可能是不值得的,因为(代码内联的)好处不值得付出代价(几乎没有人理解它是如何工作的),但是上述解决方案的存在可能会引起人们的兴趣。

我的观点是:在不为每一个都创建冗长的类型特征,或使用实验特性或长代码的情况下,普遍地确定某个东西是否可调用:

template<typename Callable, typename... Args, typename = decltype(declval<Callable>()(declval<Args>()...))>
std::true_type isCallableImpl(Callable, Args...) { return {}; }

std::false_type isCallableImpl(...) { return {}; }

template<typename... Args, typename Callable>
constexpr bool isCallable(Callable callable) {
    return decltype(isCallableImpl(callable, declval<Args>()...)){};
}

用法:

constexpr auto TO_STRING_TEST = [](auto in) -> decltype(in.toString()) { return {}; };
constexpr bool TO_STRING_WORKS = isCallable<T>(TO_STRING_TEST);

这是个不错的小难题——好问题!

这里有一个替代Nicola Bonelli的解决方案,它不依赖于非标准typeof运算符。

不幸的是,它不能在GCC (MinGW) 3.4.5或Digital Mars 8.42n上工作,但它可以在所有版本的MSVC(包括VC6)和Comeau c++上工作。

较长的注释块有关于它如何工作(或应该如何工作)的详细信息。正如它所说,我不确定哪些行为符合标准-我欢迎对此发表评论。


更新- 2008年11月7日:

看起来,虽然这段代码在语法上是正确的,但MSVC和Comeau c++所显示的行为并不符合标准(感谢Leon Timmermans和litb为我指明了正确的方向)。c++ 03标准说:

14.6.2依赖名称[temp.dep] 段3 在类模板定义中 或类模板的成员,如果 类模板的基类 类型取决于模板参数 基类范围不检查 在非限定名称查找期间 在定义的时候 类的模板或成员 类模板的实例化或 成员。

因此,当MSVC或Comeau考虑T的toString()成员函数在模板实例化时在doToString()中的调用站点执行名称查找时,这看起来是不正确的(尽管它实际上是我在本例中寻找的行为)。

GCC和Digital Mars的行为看起来是正确的——在这两种情况下,非成员toString()函数都绑定到调用。

老鼠-我以为我可能找到了一个聪明的解决方案,但我发现了几个编译器错误…


#include <iostream>
#include <string>

struct Hello
{
    std::string toString() {
        return "Hello";
    }
};

struct Generic {};


// the following namespace keeps the toString() method out of
//  most everything - except the other stuff in this
//  compilation unit

namespace {
    std::string toString()
    {
        return "toString not defined";
    }

    template <typename T>
    class optionalToStringImpl : public T
    {
    public:
        std::string doToString() {

            // in theory, the name lookup for this call to 
            //  toString() should find the toString() in 
            //  the base class T if one exists, but if one 
            //  doesn't exist in the base class, it'll 
            //  find the free toString() function in 
            //  the private namespace.
            //
            // This theory works for MSVC (all versions
            //  from VC6 to VC9) and Comeau C++, but
            //  does not work with MinGW 3.4.5 or 
            //  Digital Mars 8.42n
            //
            // I'm honestly not sure what the standard says 
            //  is the correct behavior here - it's sort 
            //  of like ADL (Argument Dependent Lookup - 
            //  also known as Koenig Lookup) but without
            //  arguments (except the implied "this" pointer)

            return toString();
        }
    };
}

template <typename T>
std::string optionalToString(T & obj)
{
    // ugly, hacky cast...
    optionalToStringImpl<T>* temp = reinterpret_cast<optionalToStringImpl<T>*>( &obj);

    return temp->doToString();
}



int
main(int argc, char *argv[])
{
    Hello helloObj;
    Generic genericObj;

    std::cout << optionalToString( helloObj) << std::endl;
    std::cout << optionalToString( genericObj) << std::endl;
    return 0;
}

c++允许SFINAE用于此(注意,在c++ 11特性中,这更简单,因为它支持在几乎任意表达式上扩展SFINAE -下面的代码是为使用常见的c++ 03编译器而设计的):

#define HAS_MEM_FUNC(func, name)                                        \
    template<typename T, typename Sign>                                 \
    struct name {                                                       \
        typedef char yes[1];                                            \
        typedef char no [2];                                            \
        template <typename U, U> struct type_check;                     \
        template <typename _1> static yes &chk(type_check<Sign, &_1::func > *); \
        template <typename   > static no  &chk(...);                    \
        static bool const value = sizeof(chk<T>(0)) == sizeof(yes);     \
    }

上面的模板和宏尝试实例化一个模板,给它一个成员函数指针类型,以及实际的成员函数指针。如果类型不匹配,SFINAE会导致模板被忽略。用法:

HAS_MEM_FUNC(toString, has_to_string);

template<typename T> void
doSomething() {
   if(has_to_string<T, std::string(T::*)()>::value) {
      ...
   } else {
      ...
   }
}

但是注意,你不能在if分支中调用toString函数。由于编译器将在两个分支中检查有效性,因此在函数不存在的情况下会失败。一种方法是再次使用SFINAE (enable_if也可以从boost中获得):

template<bool C, typename T = void>
struct enable_if {
  typedef T type;
};

template<typename T>
struct enable_if<false, T> { };

HAS_MEM_FUNC(toString, has_to_string);

template<typename T> 
typename enable_if<has_to_string<T, 
                   std::string(T::*)()>::value, std::string>::type
doSomething(T * t) {
   /* something when T has toString ... */
   return t->toString();
}

template<typename T> 
typename enable_if<!has_to_string<T, 
                   std::string(T::*)()>::value, std::string>::type
doSomething(T * t) {
   /* something when T doesnt have toString ... */
   return "T::toString() does not exist.";
}

享受使用它的乐趣。它的优点是它也适用于重载的成员函数,也适用于const成员函数(记得使用std::string(T::*)() const作为成员函数指针类型!)