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

一个使用SFINAE和模板部分特化的例子,通过编写Has_foo概念检查:

#include <type_traits>
struct A{};

struct B{ int foo(int a, int b);};

struct C{void foo(int a, int b);};

struct D{int foo();};

struct E: public B{};

// available in C++17 onwards as part of <type_traits>
template<typename...>
using void_t = void;

template<typename T, typename = void> struct Has_foo: std::false_type{};

template<typename T> 
struct Has_foo<T, void_t<
    std::enable_if_t<
        std::is_same<
            int, 
            decltype(std::declval<T>().foo((int)0, (int)0))
        >::value
    >
>>: std::true_type{};


static_assert(not Has_foo<A>::value, "A does not have a foo");
static_assert(Has_foo<B>::value, "B has a foo");
static_assert(not Has_foo<C>::value, "C has a foo with the wrong return. ");
static_assert(not Has_foo<D>::value, "D has a foo with the wrong arguments. ");
static_assert(Has_foo<E>::value, "E has a foo since it inherits from B");

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;
}

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!)

可能不像其他例子那么好,但这是我为c++ 11想出的。这适用于选择重载方法。

template <typename... Args>
struct Pack {};

#define Proxy(T) ((T &)(*(int *)(nullptr)))

template <typename Class, typename ArgPack, typename = nullptr_t>
struct HasFoo
{
    enum { value = false };
};

template <typename Class, typename... Args>
struct HasFoo<
    Class,
    Pack<Args...>,
    decltype((void)(Proxy(Class).foo(Proxy(Args)...)), nullptr)>
{
    enum { value = true };
};

示例使用

struct Object
{
    int foo(int n)         { return n; }
#if SOME_CONDITION
    int foo(int n, char c) { return n + c; }
#endif
};

template <bool has_foo_int_char>
struct Dispatcher;

template <>
struct Dispatcher<false>
{
    template <typename Object>
    static int exec(Object &object, int n, char c)
    {
        return object.foo(n) + c;
    }
};

template <>
struct Dispatcher<true>
{
    template <typename Object>
    static int exec(Object &object, int n, char c)
    {
        return object.foo(n, c);
    }
};

int runExample()
{
    using Args = Pack<int, char>;
    enum { has_overload = HasFoo<Object, Args>::value };
    Object object;
    return Dispatcher<has_overload>::exec(object, 100, 'a');
}

好吧,这个问题已经有一长串的答案了,但是我想强调一下Morwenn的评论:c++ 17有一个提案让它变得非常简单。有关详细信息,请参阅N4502,但作为一个自包含的示例,请考虑以下内容。

这部分是常量部分,放在头文件中。

// 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 {};

然后是变量部分,在此指定要查找的内容(类型、成员类型、函数、成员函数等)。就OP而言:

template <typename T>
using toString_t = decltype(std::declval<T>().toString());

template <typename T>
using has_toString = detect<T, toString_t>;

下面的例子取自N4502,展示了一个更精细的探针:

// 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>;

与上面描述的其他实现相比,这个实现相当简单:减少了工具集(void_t和detect)就足够了,不需要复杂的宏。此外,据报道(参见N4502),它比以前的方法更有效(编译时间和编译器内存消耗)。

这里有一个活生生的例子。它与Clang一起工作得很好,但不幸的是,5.1之前的GCC版本遵循了对c++ 11标准的不同解释,这导致void_t不能按预期工作。Yakk已经提供了解决方案:使用以下定义的void_t (void_t在参数列表中有效,但不能作为返回类型):

#if __GNUC__ < 5 && ! defined __clang__
// https://stackoverflow.com/a/28967049/1353549
template <typename...>
struct voider
{
  using type = void;
};
template <typename...Ts>
using void_t = typename voider<Ts...>::type;
#else
template <typename...>
using void_t = void;
#endif

我知道这个问题已经存在多年了,但我认为对像我这样的人来说,有一个更完整的更新的答案是有用的,它也适用于const重载方法,如std::vector::begin。

基于这个答案和我接下来的问题,这里有一个更完整的答案。注意,这只适用于c++ 11及更高版本。

#include <iostream>
#include <vector>

class EmptyClass{};

template <typename T>
class has_begin
{
    private:
    has_begin() = delete;
    
    struct one { char x[1]; };
    struct two { char x[2]; };

    template <typename C> static one test( decltype(void(std::declval<C &>().begin())) * ) ;
    template <typename C> static two test(...);    

public:
    static constexpr bool value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(one);
};
    
int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << "vector<int>::begin() exists: " << has_begin<std::vector<int>>::value << std::endl;
    std::cout << "EmptyClass::begin() exists: " << has_begin<EmptyClass>::value << std::endl;
    return 0;
}

或者更短的版本:

#include <iostream>
#include <vector>

class EmptyClass{};

template <typename T, typename = void>
struct has_begin : std::false_type {};

template <typename T>
struct has_begin<T, decltype(void(std::declval<T &>().begin()))> : std::true_type {};

int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << "vector<int>::begin() exists: " << has_begin<std::vector<int>>::value << std::endl;
    std::cout << "EmptyClass exists: " << has_begin<EmptyClass>::value << std::endl;
}

注意,这里必须提供一个完整的示例调用。这意味着如果我们测试resize方法是否存在,那么我们将输入resize(0)。

深魔解释:

这个问题的第一个答案使用了test(decltype(&C::helloworld));然而,当它所测试的方法由于const重载而模棱两可时,这就有问题了,从而导致替换尝试失败。

为了解决这种模糊性,我们使用了一个void语句,它可以接受任何参数,因为它总是被转换为noop,因此模糊性是无效的,并且只要方法存在,调用就有效:

has_begin<T, decltype(void(std::declval<T &>().begin()))>

以下是依次发生的事情: 我们使用std::declval<T &>()来创建一个可调用值,然后可以调用begin。在此之后,begin的值作为参数传递给void语句。然后使用内置decltype检索该void表达式的类型,以便将其用作模板类型参数。如果begin不存在,则替换无效,根据SFINAE,将使用其他声明。