C++ 为什么 SFINAE 仅使用 class 模板参数失败？

Question

我以的风格使用 SFINAE，以便通过使用适当的成员函数调用通用矢量对象。例如，下面的代码首先调用 operator[](int) const，如果不存在则调用 operator()(int) const:

template<int I> struct rank : rank<I-1> { static_assert(I > 0, ""); };
template<> struct rank<0> {};

template<typename VectorType>
struct VectorWrapper
{
    auto get(int i) const
    {
        return get(v, i, rank<5>());
    }

    template<typename V, typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<const V>::value> >
    auto get(V const& v, int i, rank<2>) const
    {
        return v[i];
    }

    template<typename V, typename = std::enable_if_t<has_parenthesis_operator<const V>::value> >
    auto get(V const& v, int i, rank<1>) const
    {
        return v(i);
    }

    VectorType v;
};

根据 this thread, the whole compiles and seems to work 中的建议设置 has_bracket_operator 和 has_parenthesis_operator 特征。

然而，将成员向量传递给重载的 class 模板似乎从一开始就没有必要，所以我尝试设置相同但不传递它。为此，我将模板参数 V 替换为用于设置 class 模板的 VectorType 参数：

    template<typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<VectorType>::value> >
    auto get(int i, rank<2>) const
    {
        return v[i];
    }

    template<typename = std::enable_if_t<has_parenthesis_operator<VectorType>::value> >
    auto get(int i, rank<1>) const
    {
        return v(i);
    }

然而，现在编译失败（在 gcc 5.1.0 中）并出现以下错误消息：

/usr/local/include/c++/5.1.0/type_traits: In substitution of 'template<bool _Cond, class _Tp> using enable_if_t = typename std::enable_if::type [with bool _Cond = has_parenthesis_operator<std::vector<int> >::value; _Tp = void]':
main.cpp:46:10:   required from 'struct VectorWrapper<std::vector<int> >'
main.cpp:59:38:   required from here
/usr/local/include/c++/5.1.0/type_traits:2388:61: error: no type named 'type' in 'struct std::enable_if<false, void>'
     using enable_if_t = typename enable_if<_Cond, _Tp>::type;

DEMO

问题：

这个编译错误的原因是什么？
除了我的第一个代码块之外，还有合适的解决方法吗？（也就是说，保留通常的编码风格——其中一个不必传递成员）。

Answer 1

在您的失败示例中，模板参数 VectorType 已在解析 get 时确定。要使 SFINAE 工作，您需要在该方法调用时使用于 SFINAE 的模板参数解析。以下是对您的第一个示例的修改，以按您希望的方式工作：

template<int I> struct rank : rank<I-1> { static_assert(I > 0, ""); };
template<> struct rank<0> {};

template<typename VectorType>
struct VectorWrapper
{
    auto get(int i) const
    {
        return get(v, i, rank<5>());
    }

    template<typename V=VectorType, typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<const V>::value> >
    auto get(int i, rank<2>) const
    {
        return v[i];
    }

    template<typename V=VectorType, typename = std::enable_if_t<has_parenthesis_operator<const V>::value> >
    auto get(int i, rank<1>) const
    {
        return v(i);
    }

    VectorType v;
};

这样，V在调用get时就解决了，会正确使用SFINAE。

Answer 2

SFINAE 来自 [temp.deduct]/8，强调我的：

If a substitution results in an invalid type or expression, type deduction fails. An invalid type or expression is one that would be ill-formed, with a diagnostic required, if written using the substituted arguments. [ Note: If no diagnostic is required, the program is still ill-formed. Access checking is done as part of the substitution process. —end note ] Only invalid types and expressions in the immediate context of the function type and its template parameter types can result in a deduction failure.

直接上下文是模板声明中的内容。在您的初始示例中：

template<typename V, typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<const V>::value> >
auto get(V const& v, int i, rank<2>) const

V 在直接上下文中，因此 enable_if 上的替换失败只是推导失败。

然而，在你的第二个例子中：

template<typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<VectorType>::value> >
auto get(int i, rank<2>) const

VectorType 不在 get 的直接上下文中，所以这里的失败不会是演绎失败，而是硬错误。

除非 VectorType 恰好拥有所有这些运算符。

解决任何模板问题的方法就是添加更多模板。在这种情况下，通过引入另一种类型强制 VectorType 在直接上下文中：

template<typename T=VectorType, typename = std::enable_if_t<has_bracket_operator<T>::value> >
auto get(int i, rank<2>) const

并调用 get<>()。

Answer 3

或者您可以只使用 tag-dispatching:

auto get(int i) const
{
    return get(i, has_bracket_operator<VectorType>(), has_parenthesis_operator<VectorType>());
}

auto get(int i, std::true_type /*brackets*/, std::false_type /*parenthesis*/) const
{
    return v[i];
}

auto get(int i, std::false_type /*brackets*/, std::true_type /*parenthesis*/) const
{
    return v(i);
}

demo

C++ 为什么 SFINAE 仅使用 class 模板参数失败？

C++ why does SFINAE fail with only a class template parameter?

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