C++ 中的可输出特征：SFINAE 总是选择一种实现而不是另一种答案

【问题标题】：Outputtable trait in C++: SFINAE always picks one implementation over the otherC++ 中的可输出特征：SFINAE 总是选择一种实现而不是另一种
【发布时间】：2020-04-01 11:49:42
【问题描述】：

我在 S.O 上关注了一个关于如何实现 Outputtable trait 类以在编译时检查是否可以在 std::ostream 上输出类型的线程。该类的实现如下：

template<typename U>
        struct OstreamOutputableTrait
        {
            template<typename T>
            static decltype(std::declval<std::ostream&>() << std::declval<T>(), std::true_type{} )
            IsOstreamOutputtable(std::ostream& os, const T& var) {}

            // for vector<T>
            template<typename T>
            static std::false_type IsOstreamOutputtable(std::ostream& os, const std::vector<T>& var)
            {}

            template<typename > static auto IsOstreamOutputtable(...) {
                return std::false_type {};
            }
            static const auto value =
                    decltype(IsOstreamOutputtable(std::declval<std::ostream&>(), std::declval<U>()))::value;
        };

// operator implementation
        template<typename Key, typename T>
        std::ostream& operatorImpl(std::ostream& os, const std::map<Key,T>& map, const std::true_type& ) {
            for(auto it = map.begin(); it!= map.end(); ++it)
                os << "(" << (*it).first << " ; " << (*it).second << ")" <<"\n";
            return os;
        }

        template<typename Key, typename T>
        std::ostream& operatorImpl(std::ostream& os, const std::map<Key, T>& map, const std::false_type& ) {
            os << "\nElements of the map are not printable.\n";
            return os;
        }

        // operator << on <Key, value> maps
        template<typename Key, typename T>
        std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const std::map<Key, T>& map)
        {
            // redirect using SFINAE to correct Impl of the operator<< : ty always returns true!
            auto ty = std::integral_constant<bool,
            OstreamOutputableTrait<typename std::decay_t<T> >::value &&
            OstreamOutputableTrait<typename std::decay_t<Key> >::value>();

            operatorImpl(os, map, ty);
            return os;
        }

我遇到的问题是上面函数中的变量ty 总是返回std::true_type。这是否意味着std::map 模板类的<Key,T> 类型名在STL 中默认可以在std::ostream 上输出？如果有人能解释我可能做错了什么，那将对我有很大帮助。

谢谢胺

【问题讨论】：

标签： c++ templates sfinae

【解决方案1】：

您的错误在于声明 IsOstreamOutputtable() 的可变参数版本

template <typename>
static auto IsOstreamOutputtable (...)
 { return std::false_type {}; }

您将其声明为模板函数，并带有无法从参数中推导出来的模板参数。

所以，当你从decltype()调用函数时

static const auto value =
   decltype(IsOstreamOutputtable(std::declval<std::ostream&>(), std::declval<U>()))::value;

编译器无法考虑可变参数版本。

解决方案。

(1) 可以显式调用IsOstreamOutputtable()的模板参数

   // ..........................VVV   explicit template parameter
   decltype(IsOstreamOutputtable<U>(std::declval<std::ostream&>(), std::declval<U>()))::value;

所以编译器可以使用可变参数版本，

问题：此解决方案不适用于std::vector 版本

(2)（更好）您可以将IsOstreamOutputtable() 的可变参数版本设为非模板版本

// no needs of template
static auto IsOstreamOutputtable (...)
 { return std::false_type {}; }

题外话：IsOstreamOutputtable() 方法只在decltype() 内部调用，所以不需要定义，你只需要声明它们。（如果您定义它们，请保持连贯：对于返回 std::true_type 的方法，主体不能为空）。

使用尾随返回类型和其他小的简化，您的打字可以减少一点

template <typename U>
struct OstreamOutputableTrait
 {
   template <typename T>
   static auto IsOstreamOutputtable (T const & var)
      -> decltype( std::declval<std::ostream&>() << var, std::true_type{} );

   // special case for vector<T>
   template <typename T>
   static std::false_type IsOstreamOutputtable (std::vector<T> const &);

   static std::false_type IsOstreamOutputtable (...);

   static constexpr auto value
      = decltype(IsOstreamOutputtable(std::declval<U>()))::value;
 };

【讨论】：

非常感谢@max66！从现在开始，我将遵循您的指导方针。因此，如果我理解正确，在函数的可变参数 template 定义中不使用任何参数，编译器会将其视为非模板函数，因此在 SFINAE 机制的编译时被忽略？谢谢
@Amine - 抱歉，但我不明白“在函数的可变参数模板定义中不使用参数”是什么意思。请问，你能写一个实际的例子（也许在问题中）吗？

【解决方案2】：

@max66，

我的想法是：

template<typename T>
            static decltype(std::declval<std::ostream&>() << std::declval<T>(), std::true_type{} )
            IsOstreamOutputtable(std::ostream& os, const T& var) {}

将检查可以使用operator<< 输出的每种类型T，decltype 将返回std::true_type 的类型。在这种情况下，可变参数重载：

template<typename > static auto IsOstreamOutputtable(...) {
                return std::false_type {};
            }

没有任何用处，只会引起混乱。话虽如此，如果我使用语法：

decltype(IsOstreamOutputtable<U>(std::declval<std::ostream&>(), std::declval<U>()))::value;

可变参数函数会优先于第一个返回std::true_type 的函数吗？

【讨论】：