元编程：函数定义失败定义一个单独的函数

Question

在this answer中我根据类型的is_arithmetic定义了一个模板属性:

template<typename T> enable_if_t<is_arithmetic<T>::value, string> stringify(T t){
    return to_string(t);
}
template<typename T> enable_if_t<!is_arithmetic<T>::value, string> stringify(T t){
    return static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << t).str();
}

dyp suggests，而不是 is_arithmetic 属性的类型，是否 to_string 被定义为模板选择标准的类型。这显然是可取的，但我不知道怎么说：

If std::to_string is not defined then use the ostringstream overload.

声明 to_string 条件很简单：

template<typename T> decltype(to_string(T{})) stringify(T t){
    return to_string(t);
}

这与我不知道如何构建的标准相反。这显然行不通，但希望它传达了我要构建的内容：

template<typename T> enable_if_t<!decltype(to_string(T{})::value, string> (T t){
    return static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << t).str();
}

Answer 1

您可以使用表达式 SFINAE 为此编写辅助特征：

namespace detail
{
    //base case, to_string is invalid
    template <typename T>
    auto has_to_string_helper (...) //... to disambiguate call
       -> false_type;

    //true case, to_string valid for T
    template <typename T>
    auto has_to_string_helper (int) //int to disambiguate call
       -> decltype(std::to_string(std::declval<T>()), true_type{});
}

//alias to make it nice to use
template <typename T>
using has_to_string = decltype(detail::has_to_string_helper<T>(0));

然后使用std::enable_if_t<has_to_string<T>::value>

Demo

Answer 2

使用Walter Brown's void_t:

template <typename...>
using void_t = void;

制作这样的类型特征非常容易：

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

template<typename T>
struct has_to_string<T, 
    void_t<decltype(std::to_string(std::declval<T>()))>
    > 
: std::true_type { };

Answer 3

我认为有两个问题：1) 找到给定类型的所有可行算法。 2) Select 最好的一个。

例如，我们可以手动指定一组重载算法的顺序：

namespace detail
{
    template<typename T, REQUIRES(helper::has_to_string(T))>
    std::string stringify(choice<0>, T&& t)
    {
        using std::to_string;
        return to_string(std::forward<T>(t));
    }

    template<std::size_t N>
    std::string stringify(choice<1>, char const(&arr)[N])
    {
        return std::string(arr, N);
    }

    template<typename T, REQUIRES(helper::has_output_operator(T))>
    std::string stringify(choice<2>, T&& t)
    {
        std::ostringstream o;
        o << std::forward<T>(t);
        return std::move(o).str();
    }
}

第一个函数参数指定这些算法之间的顺序（"first choice"、"second choice"、..）。为了select一个算法，我们简单地分配给最佳可行匹配：

template<typename T>
auto stringify(T&& t)
    -> decltype( detail::stringify(choice<0>{}, std::forward<T>(t)) )
{
    return detail::stringify(choice<0>{}, std::forward<T>(t));
}

这是如何实现的？我们从 Xeo @ Flaming Dangerzone and Paul @ void_t "can implement concepts"? 中窃取了一点（使用简化的实现）：

constexpr static std::size_t choice_max = 10;
template<std::size_t N> struct choice : choice<N+1>
{
    static_assert(N < choice_max, "");
};
template<> struct choice<choice_max> {};


#include <type_traits>

template<typename T, typename = void> struct models : std::false_type {};
template<typename MF, typename... Args>
struct models<MF(Args...),
                decltype(MF{}.requires_(std::declval<Args>()...),
                         void())>
    : std::true_type {};

#define REQUIRES(...) std::enable_if_t<models<__VA_ARGS__>::value>* = nullptr

选择类继承自更差的选择：choice<0> 继承自 choice<1>。因此，对于choice<0>类型的参数，choice<0>类型的函数参数比choice<1>更好匹配，比choice<2>更好匹配等等[over.ics.rank]p4.4

请注意，更专业 决胜局仅适用于两个函数都不是更好的情况。由于 choice 的总顺序，我们永远不会陷入那种情况。这可以防止调用出现歧义，即使多种算法都可行。

我们定义类型特征：

#include <string>
#include <sstream>
namespace helper
{
    using std::to_string;
    struct has_to_string
    {
        template<typename T>
        auto requires_(T&& t) -> decltype( to_string(std::forward<T>(t)) );
    };

    struct has_output_operator
    {
        std::ostream& ostream();

        template<typename T>
        auto requires_(T&& t) -> decltype(ostream() << std::forward<T>(t));
    };
}

宏可以通过使用 an idea from R. Martinho Fernandes:

来避免

template<typename T>
using requires = std::enable_if_t<models<T>::value, int>;

// exemplary application:

template<typename T, requires<helper::has_to_string(T)> = 0>
std::string stringify(choice<0>, T&& t)
{
    using std::to_string;
    return to_string(std::forward<T>(t));
}

Answer 4

首先，我认为 SFINAE 通常应该从界面中隐藏起来。它使界面混乱。将 SFINAE 远离表面，并使用标签调度来选择过载。

其次，我什至隐藏了 SFINAE 的特征 class。根据我的经验，编写 "can I do X" 代码很常见，因此我不想编写凌乱的 SFINAE 代码来完成它。所以我写了一个通用的 can_apply 特征，并且有一个特征，如果使用 decltype.

传递了错误的类型，SFINAE 就会失败

然后我们将 SFIANE 失败的 decltype 特征提供给 can_apply，并根据应用程序是否失败得到 true/false 类型。

这将每个 "can I do X" 特性的工作量减少到最低限度，并将有点棘手和脆弱的 SFINAE 代码从日常工作中移开。

我使用 C++1z 的 void_t。自己实现它很容易（在这个答案的底部）。

一个类似于 can_apply 的元函数被提议用于 C++1z 中的标准化，但它不如 void_t 稳定，所以我没有使用它。

首先，一个 details 命名空间来隐藏 can_apply 的实现不被意外发现：

namespace details {
  template<template<class...>class Z, class, class...>
  struct can_apply:std::false_type{};
  template<template<class...>class Z, class...Ts>
  struct can_apply<Z, std::void_t<Z<Ts...>>, Ts...>:
    std::true_type{};
}

然后我们可以根据 details::can_apply 编写 can_apply，它有一个更好的接口（它不需要传递额外的 void）：

template<template<class...>class Z, class...Ts>
using can_apply=details::can_apply<Z, void, Ts...>;

以上是通用的辅助元编程代码。一旦我们有了它，我们就可以非常干净地写一个 can_to_string traits class:

template<class T>
using to_string_t = decltype( std::to_string( std::declval<T>() ) );

template<class T>
using can_to_string = can_apply< to_string_t, T >;

我们有一个特征 can_to_string<T> 是真的当且仅当我们可以 to_string 一个 T.

编写这样一个新特征的工作现在是 2-4 行简单代码——只需创建一个 decltype using 别名，然后执行 can_apply测试一下。

一旦我们有了它，我们就使用标签分派到正确的实现：

template<typename T>
std::string stringify(T t, std::true_type /*can to string*/){
  return std::to_string(t);
}
template<typename T>
std::string stringify(T t, std::false_type /*cannot to string*/){
  return static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << t).str();
}
template<typename T>
std::string stringify(T t){
  return stringify(t, can_to_string<T>{});
}

所有丑陋的代码都隐藏在 details 命名空间中。

如果您需要 void_t，请使用：

template<class...>struct voider{using type=void;};
template<class...Ts>using void_t=typename voider<Ts...>::type;

适用于大多数主要 C++11 编译器。

请注意，更简单的 template<class...>using void_t=void; 无法在某些较旧的 C++11 编译器中工作（标准中存在歧义）。

Answer 5

在上周的委员会会议上新投票给图书馆基础知识 TS：

template<class T>
using to_string_t = decltype(std::to_string(std::declval<T>()));

template<class T>
using has_to_string = std::experimental::is_detected<to_string_t, T>;

然后在 has_to_string 上标记 dispatch and/or SFINAE，随心所欲。

is_detected如何实现可以咨询the current working draft of the TS和朋友们。它与@Yakk 的回答中的 can_apply 非常相似。

Answer 6

好吧，您可以跳过所有元编程魔术并使用 fit::conditional adaptor from the Fit 库：

FIT_STATIC_LAMBDA_FUNCTION(stringify) = fit::conditional(
    [](auto x) -> decltype(to_string(x))
    {
        return to_string(x);
    },
    [](auto x) -> decltype(static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << x).str())
    {
        return static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << x).str();
    }
);

或者更紧凑，如果你不介意宏：

FIT_STATIC_LAMBDA_FUNCTION(stringify) = fit::conditional(
    [](auto x) FIT_RETURNS(to_string(x)),
    [](auto x) FIT_RETURNS(static_cast<ostringstream&>(ostringstream() << x).str())
);

注意，我也限制了第二个函数，所以如果类型不能用 to_string 调用也不能流式传输到 ostringstream 那么函数就不能被调用。这有助于在检查类型要求时提供更好的错误消息和更好的可组合性。

Answer 7

我的看法：在不为每个人设置冗长的类型特征，或使用实验性功能或长代码的情况下，普遍确定某事是否可调用：

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(std::to_string(in)) { return {}; };
constexpr bool TO_STRING_WORKS = isCallable<Input>(TO_STRING_TEST);

Answer 8

我发现 C++20 的 concepts 易于阅读。我们可以这样写：

#include<concepts>

template<typename T>
concept has_to_string = requires (T a){ std::to_string(a);};

template<typename T>
auto stringify(T a){
    return "Doesn't have to_string";
}

template<has_to_string T>
auto stringify(T a){
    return "Has to_string";
}

我们可以这样测试它：

int main()
{
    int a;
    int b[2];
    std::cout<<stringify(a); // Has to_string
   std::cout<<stringify(b); // Doesn't have to_string
}

编译器 GCC 10.2 标志 -std=c++20。

元编程：函数定义失败定义一个单独的函数

Metaprograming: Failure of Function Definition Defines a Separate Function

c++

templates

result-of

sfinae

template-meta-programming