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

pre -c++20,简单用例的简单选项:

如果你知道你的类是默认可构造的,我们可以使语法更简单。

我们将从最简单的情况开始:默认可构造对象,并且我们知道预期的返回类型。实例方法:

int foo ();

我们可以写出没有declval的类型trait:

template <auto v>
struct tag_v
{
    constexpr static auto value = v;
};

template <class, class = int>
struct has_foo_method : tag_v<false> {};

template <class T>
struct has_foo_method <T, decltype(T().foo())>
    : tag_v<true> {};

demo

注意,我们将默认类型设置为int,因为这是foo的返回类型。

如果有多个可接受的返回类型,则向decltype添加第二个参数,该参数与默认类型相同,覆盖第一个参数:

decltype(T().foo(), int())

demo

(这里的int类型不重要-我使用它是因为它只有3个字母)

其他回答

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

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!)

下面是我的版本,它可以任意处理所有可能的成员函数重载,包括模板成员函数,可能带有默认实参。当成员函数调用某个类类型时,它区分了3种互斥的情况,给定的arg类型:(1)有效,或(2)模糊,或(3)不可用。使用示例:

#include <string>
#include <vector>

HAS_MEM(bar)
HAS_MEM_FUN_CALL(bar)

struct test
{
   void bar(int);
   void bar(double);
   void bar(int,double);

   template < typename T >
   typename std::enable_if< not std::is_integral<T>::value >::type
   bar(const T&, int=0){}

   template < typename T >
   typename std::enable_if< std::is_integral<T>::value >::type
   bar(const std::vector<T>&, T*){}

   template < typename T >
   int bar(const std::string&, int){}
};

现在你可以这样使用它:

int main(int argc, const char * argv[])
{
   static_assert( has_mem_bar<test>::value , "");

   static_assert( has_valid_mem_fun_call_bar<test(char const*,long)>::value , "");
   static_assert( has_valid_mem_fun_call_bar<test(std::string&,long)>::value , "");

   static_assert( has_valid_mem_fun_call_bar<test(std::vector<int>, int*)>::value , "");
   static_assert( has_no_viable_mem_fun_call_bar<test(std::vector<double>, double*)>::value , "");

   static_assert( has_valid_mem_fun_call_bar<test(int)>::value , "");
   static_assert( std::is_same<void,result_of_mem_fun_call_bar<test(int)>::type>::value , "");

   static_assert( has_valid_mem_fun_call_bar<test(int,double)>::value , "");
   static_assert( not has_valid_mem_fun_call_bar<test(int,double,int)>::value , "");

   static_assert( not has_ambiguous_mem_fun_call_bar<test(double)>::value , "");
   static_assert( has_ambiguous_mem_fun_call_bar<test(unsigned)>::value , "");

   static_assert( has_viable_mem_fun_call_bar<test(unsigned)>::value , "");
   static_assert( has_viable_mem_fun_call_bar<test(int)>::value , "");

   static_assert( has_no_viable_mem_fun_call_bar<test(void)>::value , "");

   return 0;
}

下面是用c++11编写的代码,但是,你可以很容易地将它移植到具有typeof扩展的非c++11(例如gcc)。你可以用你自己的宏替换HAS_MEM宏。

#pragma once

#if __cplusplus >= 201103

#include <utility>
#include <type_traits>

#define HAS_MEM(mem)                                                                                     \
                                                                                                     \
template < typename T >                                                                               \
struct has_mem_##mem                                                                                  \
{                                                                                                     \
  struct yes {};                                                                                     \
  struct no  {};                                                                                     \
                                                                                                     \
  struct ambiguate_seed { char mem; };                                                               \
  template < typename U > struct ambiguate : U, ambiguate_seed {};                                   \
                                                                                                     \
  template < typename U, typename = decltype(&U::mem) > static constexpr no  test(int);              \
  template < typename                                 > static constexpr yes test(...);              \
                                                                                                     \
  static bool constexpr value = std::is_same<decltype(test< ambiguate<T> >(0)),yes>::value ;         \
  typedef std::integral_constant<bool,value>    type;                                                \
};


#define HAS_MEM_FUN_CALL(memfun)                                                                         \
                                                                                                     \
template < typename Signature >                                                                       \
struct has_valid_mem_fun_call_##memfun;                                                               \
                                                                                                     \
template < typename T, typename... Args >                                                             \
struct has_valid_mem_fun_call_##memfun< T(Args...) >                                                  \
{                                                                                                     \
  struct yes {};                                                                                     \
  struct no  {};                                                                                     \
                                                                                                     \
  template < typename U, bool = has_mem_##memfun<U>::value >                                         \
  struct impl                                                                                        \
  {                                                                                                  \
     template < typename V, typename = decltype(std::declval<V>().memfun(std::declval<Args>()...)) > \
     struct test_result { using type = yes; };                                                       \
                                                                                                     \
     template < typename V > static constexpr typename test_result<V>::type test(int);               \
     template < typename   > static constexpr                            no test(...);               \
                                                                                                     \
     static constexpr bool value = std::is_same<decltype(test<U>(0)),yes>::value;                    \
     using type = std::integral_constant<bool, value>;                                               \
  };                                                                                                 \
                                                                                                     \
  template < typename U >                                                                            \
  struct impl<U,false> : std::false_type {};                                                         \
                                                                                                     \
  static constexpr bool value = impl<T>::value;                                                      \
  using type = std::integral_constant<bool, value>;                                                  \
};                                                                                                    \
                                                                                                     \
template < typename Signature >                                                                       \
struct has_ambiguous_mem_fun_call_##memfun;                                                           \
                                                                                                     \
template < typename T, typename... Args >                                                             \
struct has_ambiguous_mem_fun_call_##memfun< T(Args...) >                                              \
{                                                                                                     \
  struct ambiguate_seed { void memfun(...); };                                                       \
                                                                                                     \
  template < class U, bool = has_mem_##memfun<U>::value >                                            \
  struct ambiguate : U, ambiguate_seed                                                               \
  {                                                                                                  \
    using ambiguate_seed::memfun;                                                                    \
    using U::memfun;                                                                                 \
  };                                                                                                 \
                                                                                                     \
  template < class U >                                                                               \
  struct ambiguate<U,false> : ambiguate_seed {};                                                     \
                                                                                                     \
  static constexpr bool value = not has_valid_mem_fun_call_##memfun< ambiguate<T>(Args...) >::value; \
  using type = std::integral_constant<bool, value>;                                                  \
};                                                                                                    \
                                                                                                     \
template < typename Signature >                                                                       \
struct has_viable_mem_fun_call_##memfun;                                                              \
                                                                                                     \
template < typename T, typename... Args >                                                             \
struct has_viable_mem_fun_call_##memfun< T(Args...) >                                                 \
{                                                                                                     \
  static constexpr bool value = has_valid_mem_fun_call_##memfun<T(Args...)>::value                   \
                             or has_ambiguous_mem_fun_call_##memfun<T(Args...)>::value;              \
  using type = std::integral_constant<bool, value>;                                                  \
};                                                                                                    \
                                                                                                     \
template < typename Signature >                                                                       \
struct has_no_viable_mem_fun_call_##memfun;                                                           \
                                                                                                     \
template < typename T, typename... Args >                                                             \
struct has_no_viable_mem_fun_call_##memfun < T(Args...) >                                             \
{                                                                                                     \
  static constexpr bool value = not has_viable_mem_fun_call_##memfun<T(Args...)>::value;             \
  using type = std::integral_constant<bool, value>;                                                  \
};                                                                                                    \
                                                                                                     \
template < typename Signature >                                                                       \
struct result_of_mem_fun_call_##memfun;                                                               \
                                                                                                     \
template < typename T, typename... Args >                                                             \
struct result_of_mem_fun_call_##memfun< T(Args...) >                                                  \
{                                                                                                     \
  using type = decltype(std::declval<T>().memfun(std::declval<Args>()...));                          \
};

#endif

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');
}

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);