应用 SFINAE 检查是否为 T 定义了特征

Question

我目前正在研究一个小的数学向量 class。我希望两个向量 class、Vector2 和 Vector3 可以从一个向量构造到另一个向量。例如：

Vector2<float> vec2(18.5f, 32.1f); // x = 18.5; y = 32.1
Vector3<float> vec3(vec2);         // x = 18.5; y = 32.1; z = float()

为此，为了简化可扩展性，我想使用特征 VectorTraits，其基本定义如下：

template <typename T>
struct VectorTraits
{
  typedef T                      VectorType;
  typedef typename T::ValueType  ValueType;

  static const unsigned int      dimension = T::dimension;
};

此表单将允许用户在现有向量 classes（例如 glm::vec2）和我的 classes 之间创建 link。然后可以从 glm::vec2.

创建 Vector2

此外，这项技术可以让我为所有 classes 编写一个通用的流式运算符，使用 SFINAE 定义 VectorTraits。

这是我的问题，我无法定义 operator<<，因此当 VectorTraits 不适合给定类型时，这是无声的错误。

这是我最后一次尝试 (Ideone link here)：

#include <iostream>
#include <type_traits>

// To define another operator
struct Dummy
{};

// Traits class
template <typename T>
struct VectorTraits
{
  typedef T                       VectorType;
  typedef typename T::ValueType   ValueType;
  static const std::uint16_t      dimension = T::dimension;
};

// Fake vector class. Defines the required typedef.
struct Vec
{
  typedef float   ValueType;
  static const std::uint16_t dimension = 2;
};

// Streaming operator for Dummy.
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const Dummy& d)
{
    stream << "dummy.\n";
    return stream;
}

// Streaming operator attempt for classes defining VectorTraits.
template <class T, std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)>>
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const T& vec)
{
    std::cout << "Traits. Dimension = " << VectorTraits<T>::dimension << "\n";
}

int main()
{
    std::cout << "Test\n";
    std::cout << Vec();
    std::cout << Dummy();
    return 0;
}

这次尝试，错误只是

error: no match for 'operator<<' (operand types are 'std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}' and 'Vec')
prog.cpp:33:15: note: candidate: template<class T, typename std::enable_if<(VectorTraits<T>::dimension > 0), void>::type <anonymous> > std::ostream& operator<<(std::ostream&, const T&)
 std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const T& vec)
               ^
prog.cpp:33:15: note:   template argument deduction/substitution failed:
prog.cpp:41:19: note:   couldn't deduce template parameter '<anonymous>'

如果我改变

template <class T, std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)>>

至

template <class T, std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)>* = 0>

我收到另一个错误

prog.cpp:13:35: error: 'char [21]' is not a class, struct, or union type
   typedef typename T::ValueType   ValueType;

我设法开始工作的唯一版本是一个空的 VectorTraits class，它必须专门用于每个 Vector。但我也想提供一种方法，使 "automatically" 成为 Vector 并定义了一些 typedef。

我不明白为什么在展示版本中，我的运算符没有被编译器保留。我也尝试了一些变体，但它总是要么匹配所有，要么什么都不匹配。

Answer 1

由于以下原因，您的特定代码不起作用。

对于您的载体，std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)> 是一些类型。因此，您将 operator<< 声明为模板，其中第二个参数是该类型的值。对于 Dummy（以及 char*）没有这样的类型，因此 SFINAE 排除了这一点。但是对于 Vec 你有 std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)> 是一些 type，并且编译器期望模板参数是一些 value那种类型的。当然，它无法找出该值应该是多少。

Answer 2

一个问题是您没有为 std::enable_if_t 实例化的结果提供默认参数，因此模板参数推导失败。解决此问题的一种方法是向其添加 * = nullptr：

template <class T, std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)>* = nullptr>
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const T& vec)

但是，现在我们得到一个错误，因为在 VectorTraits<T> 实例化中，T::ValueType 是必需的。这不在 SFINAE 上下文中，因此如果该成员不存在，将发生硬故障。我们可以通过在我们的模板参数中添加 SFINAE 检查来解决这个问题：

template <class T, typename = typename T::ValueType, 
          std::enable_if_t<(VectorTraits<T>::dimension > 0)>* = nullptr>
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const T& vec)

您可以将其考虑到外部 IsValidVector 检查中，这样如果您多次需要此类检查，您就可以更新一个点。

Answer 3

您可以向您的 vectorTrait 添加一个层，以便仅在有效时启用：

// Traits class
template <typename T, typename = void>
struct VectorTraits_impl
{
};


template <typename T>
struct VectorTraits_impl<T,
                        std::enable_if_t<std::is_integral<decltype(T::dimension)>::value>>
{
  typedef T                       VectorType;
  typedef typename T::ValueType   ValueType;
  static const std::uint16_t      dimension = T::dimension;
};

// Traits class
template <typename T>
using VectorTraits = VectorTraits_impl<T>;

Demo

Answer 4

Jarod42 提供的解决方案在 Visual Studio 上不起作用，所以我设法找到了另一个。我 post 它可以帮助有一天或另一天遇到这个问题的人：

首先，我声明了 class VectorTraits 而没有这样定义它：

template <typename T, typename = void>
struct VectorTraits;

我提供了一个专门化，只有在 T::dimension > 0:

时才启用

template <typename T>
struct VectorTraits<T, std::enable_if_t<(T::dimension > 0)>>
{
  typedef T                       VectorType;
  typedef typename T::ValueType   ValueType;
  static const std::uint16_t      dimension = T::dimension;
};

最后，我使用 std::enable_if_t<(sizeof(VectorTraits<T>) > 0)>:

检查特征是否可用

template <class T, typename = std::enable_if_t<(sizeof(VectorTraits<T>) > 0)>>
std::ostream& operator << (std::ostream& stream, const T& )
{
    return stream << "Traits. Dimension = " << VectorTraits<T>::dimension << "\n";
}

最终工作示例可用 here 或以下：

#include <iostream>
#include <type_traits>

// Traits class
template <typename T, typename = void>
struct VectorTraits;

template <typename T>
struct VectorTraits<T, std::enable_if_t<(T::dimension > 0)>>
{
  typedef T                       VectorType;
  typedef typename T::ValueType   ValueType;
  static const std::uint16_t      dimension = T::dimension;
};


// Fake vector class. Defines the required typedef.
struct Vec
{
  typedef float   ValueType;
  static const std::uint16_t dimension = 2;
};

// Fake vector class. Defines the required typedef.
struct VecFake
{
};

template <>
struct VectorTraits<VecFake>
{
  typedef VecFake                       VectorType;
  typedef float   ValueType;
  static const std::uint16_t      dimension = 12;
};

// Streaming operator attempt for classes defining VectorTraits.
template <class T, typename = std::enable_if_t<(sizeof(VectorTraits<T>) > 0)>>
std::ostream& operator << (std::ostream& stream, const T& )
{
    return stream << "Traits. Dimension = " << VectorTraits<T>::dimension << "\n";
}

int main()
{
    std::cout << "Test\n";  // Test
    std::cout << Vec();     // Traits. Dimension = 2
    std::cout << VecFake(); // Traits. Dimension = 12
}

应用 SFINAE 检查是否为 T 定义了特征

Apply SFINAE to check if a trait is defined for T

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