如何在 C++11 中为 SFINAE 和静态断言定义约束

Question

我正在 serialization/deserialization 使用模板进行试验，现在可以正常使用了。显然，在实现它时，我运行遇到了很多麻烦，有数百个编译器错误日志。在进一步扩展我的库之前，我想使用 SFINAE（到目前为止我很少使用它）和 static_asserts 来稍微保护一下它。

不要再弄乱我的库了，我正在沙盒中训练：

http://coliru.stacked-crooked.com/a/9eb4eaefaac90fc0

我想定义几个谓词：

is_a_base 检查对象派生自 Base。
is_insertable & is_extractable 检查是否为该类型定义了 operator>> 和 operator<<。

我希望能够将这些谓词用于 SFINAE 专业化和 static_assert。

#include <sstream>
#include <iostream>

//forward declaration
class Base;

//"Template typedef" to check predicates
template <typename T>
using is_a_Base = typename std::enable_if<std::is_base_of<Base, T>::value, void>::type;

template <typename T, typename is = std::istream>
using is_extractable = decltype (is{} >> T{});

template <typename T, typename os = std::ostream>
using is_insertable = decltype (os{} << T{});

//Test classes
class Base{
    public:
        std::string getStr(){ return "Base.getStr()";}
};
class Derived: public Base {};

class Other{};

//A template class with its specializations with SFINAE
template <typename T, typename Enable = void>
class C{
    public:
        static void f(T& o){
            std::cout << "f<T> default !" << std::endl;
    }
};

template<typename T>
class C<T, is_a_Base<T>>
{
    public:
        static void f (T& o)
        {
            std::cout << "f<is_a_A>() ! " << o.getStr() << std::endl;
        }
};

template<typename T>
class C<T, is_insertable<T> >
{
    public:
        static void f (T& o)
        {
            std::cout << "f<is_insertable() ! " << o << std::endl;
        }
};


template<typename T>
std::string g(T& ref)
{
    //static_assert(is_a_Base<T>, "T is not a Base"); //can't figure out the syntax here
    return ref.getStr();
}



int main(){
    Base a;
    Derived b;
    int myint = 1;
    std::string str="toto";

    Other oops;


    C<Base>::f(a);
    C<Derived>::f(b);
    C<int>::f(myint);      //Not calling is_insertable ??
    C<std::string>::f(str); //Not calling is_insertable ??
    C<Other>::f(oops);

    std::cout << "g:" << g(a) << std::endl;
    //std::cout << "g:" << g(oops) << std::endl; //should be blasted by the static assert
}

结果：

f<is_a_A>() ! Base.getStr()
f<is_a_A>() ! Base.getStr()
f<T> default !
f<T> default !
f<T> default !
g:Base.getStr()

到目前为止，is_a_base 正在为 SFINAE 工作。但是，is_insertable 不适用于 int 和 string 变量？我也不知道如何正确地将 is_a_base 谓词重用到我的断言语句中。

（由于我受限于不支持超过 C++11 的交叉编译器，我无法利用 C++14 及更高版本的优势。）

Answer 1

两个问题：

std::ostream 和 std::istream 没有默认构造函数，因此按照您的方式创建它们会导致替换失败，因此主模板被用作后备。使用 declval<T&> 以避免使用默认构造函数创建临时对象。
主模板中的第二个模板参数必须是 void 才能被选中。正如你所拥有的，它 returns [i/o]s{} << T{} (sic) 的结果类型将是 std::ostream&，另一个是 std::istream&。您可以通过将第二个参数包装在 std::void_t.

#1

template <typename T, typename is = std::istream>
using is_extractable = decltype (std::declval<is&>() >> T{});

template <typename T, typename os = std::ostream>
using is_insertable = decltype (std::declval<os&>() << T{});

#2

template<typename T>
class C<T, std::void_t<is_a_Base<T>>>

template<typename T>
class C<T, std::void_t<is_insertable<T>>>

Answer 2

您正在使用 SFINAE 通过默认参数 void select C 的特化。这意味着专业化的签名必须正确替换，但也为要 selected 的专业化生成 void。就目前而言，您的流特征：

template <typename T, typename is = std::istream>
using is_extractable = decltype (is{} >> T{});

template <typename T, typename os = std::ostream>
using is_insertable = decltype (os{} << T{});

... 实际上从 operator >>（resp. <<）生成 return 类型，通常是 is &（resp. os &）。您的命名也有点令人困惑，因为 is_... 暗示一个布尔值，但它们不是。因此我建议的修复：

模板

using enable_if_base = typename std::enable_if<std::is_base_of<Base, T>::value>::type;
//                                              `void` is the default already ^

template <typename T, typename is = std::istream>
using enable_if_extractable = decltype (std::declval<is &>() >> std::declval<T &>(), void());
//                                                                                 ^^^^^^^^

template <typename T, typename os = std::ostream>
using enable_if_insertable = decltype (std::declval<os &>() << std::declval<T const &>(), void());
//                                                                                      ^^^^^^^^

请注意，我还用适当限定的 std::declval 替换了 T{}，因为您不能假设相关类型实际上是可默认构造的——事实上，std::istream 和 std::ostream 不是。

如何在 C++11 中为 SFINAE 和静态断言定义约束

how to define constraints for SFINAE and static assert in C++11

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