【问题标题】：Prevent instantiation of template class for types not supported by stringstream extraction operator (>>)防止为字符串流提取运算符 (>>) 不支持的类型实例化模板类
【发布时间】：2019-01-31 16:43:05
【问题描述】：

我正在尝试学习一些关于模板和元函数的知识，即std::enable_if。我正在为我们的学校作业（课外活动，请注意）制作菜单系统，并且需要一种从用户那里获取输入的方法。我想为各种类型的输入定义一个模板类 - 使用如下：

std::string userInput = Input<std::string>("What's your name?").Show();
float userHeight = Input<float>("How tall are you?").Show();

我想（我确信有理由不这样做，但尽管如此）使用std::stringstream 进行这种广义的转换：从用户那里获取输入，输入 SS，提取到 T 类型的变量.

在运行时查看转换是否失败很容易，但我想使用std::enable_if 来防止人们在无法转换的情况下使用我的Input<> class，比如：

std::vector<Boats> = Input<std::vector<>>("Example").Show();

显然std::stringstream 无法将字符串转换为向量，所以它总是会失败。

我的问题是这样的：

我可以将std::enable_if 子句格式化为仅允许为上面列出的类型实例化我的模板类吗？或者，有没有更好的方法来解决它？我是不是完全搞错了？

到目前为止我做了什么

我相信我找到了std::stringstream 可以将字符串“转换”为的允许类型列表：

http://www.cplusplus.com/reference/istream/istream/operator%3E%3E/

到目前为止，我一直像这样使用std::enable_if：

template <typename T, typename = typename 
std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value, T>::type>

但是，现在我想扩展它，不仅允许算术值，还允许 sstream >> 运算符支持的所有值。

【问题讨论】：

为什么不能将字符串转换为向量？编写流运算符将向量转换为字符串并返回非常简单。如果未定义运算符，那么无论如何您都会收到编译器错误，因此 SFINAE 真的不会为您带来任何好处。
@NathanOliver 这就是我一直需要帮助的原因——如果流操作符被扩展，如果我的输入函数允许无缝扩展就好了。否则我也许可以手动过滤允许的类型，但这似乎是一个糟糕的解决方法。你是对的，错误使用它会导致编译器错误，但我想学习如何检测这些东西 - 也许使用 static_assert 来打印合适的错误，而不是 enable_if。
好的。 static_asset 是与 SFINAE 不同的场景。 SFINAE 仍然可以给你可怕的错误信息。至少你有几个答案可以让你使用static_assert

标签： c++ templates sfinae stringstream enable-if

【解决方案1】：

如果您更喜欢使用带有类模板参数的 SFINAE，那么您需要

template <
    typename T,
    typename = decltype(std::declval<std::istringstream &>() >> std::declval<T &>(), void())
>
class Input /*...*/

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为您正在尝试将std::enable_if 用于不需要它的东西。如果您的模板函数已经依赖于应用在泛型类型T 上的operator<<，那么如果运算符不是专门针对该类型的，那么编译无论如何都会失败。

没有什么可以阻止您使用std::enable_if 来解决您的特定问题，尽管这可能不是最好的方法。

如果 C++20 concepts 已经被广泛采用，我会说那将是您的选择。

【讨论】：

这是有道理的，你可能是对的。在这种情况下，也许 static_assert 是一个更好的选择，这样我就可以发送一个不那么令人困惑的错误消息。但这仍然依赖于编译时断言，对吧？所以我还需要对输入类型进行某种验证？

【解决方案3】：

您可以按照此处on SO 的建议进行操作并实现一个类is_streamable，它可以像这样检查：

#include <type_traits>
#include <utility>
#include <iostream>
#include <sstream>

template<typename S, typename T>
class is_streamable
{
    template<typename SS, typename TT>
    static auto test(int)
        -> decltype(std::declval<SS&>() << std::declval<TT>(), std::true_type());

    template<typename, typename>
    static auto test(...)->std::false_type;

public:
    static const bool value = decltype(test<S, T>(0))::value;
};

class C
{
public:
    friend std::stringstream& operator<<(std::stringstream &out, const C& c);
};

std::stringstream& operator<<(std::stringstream& out, const C& c)
{
    return out;
}


int main() {
    std::cout << is_streamable<std::stringstream, C>::value << std::endl;
    return 0;
}

如果实现了运算符，则返回 1，否则返回 0。

这样你就可以把你的 sn-p 改成

template <typename T, typename = typename 
std::enable_if<is_streamable<std::stringstream, C>::value, T>::type>

【讨论】：

【解决方案4】：

你想要几样东西：

一个特征，is_streamable
一种禁止类实例化的方法。

对于特征，您可以使用 std::experimental_is_detected 或运行您自己的：

template <typename T>
auto is_streamable_impl(int)
-> decltype (T{},
             void(), // Handle evil operator ,
             std::declval<std::istringstream &>() >> std::declval<T&>(),
             void(), // Handle evil operator ,
             std::true_type{});

template <typename T>
std::false_type is_streamable_impl(...); // fallback, ... has less priority than int

template <typename T>
using is_streamable = decltype(is_streamable_impl<T>(0));

然后要禁止实例化，有几种选择：

static_assert:

template <typename T>
class Input
{
    static_assert(is_streamable<T>::value);
    // ...
};

或 SFINAE 友好类：

template <typename T, typename = std::enable_if_t<is_streamable<T>>>
class Input
{
    // ...
};

这样您就可以知道Input<T1> 是否有效。

请注意，如果没有所有这些东西，您的程序在实例化有问题的方法时无论如何都不会编译（硬错误，因此对 SFINAE 不友好）。

大多数时候不需要对 SFINAE 友好。

【讨论】：