基于类成员存在/不存在的 SFINAE答案

【问题标题】：SFINAE Based on Class Member Existence/Absence基于类成员存在/不存在的 SFINAE
【发布时间】：2016-03-24 06:33:53
【问题描述】：

我对 SFINAE 有基本的了解，例如enable_if 是如何工作的。我最近遇到了this answer，我花了一个多小时试图了解它的实际工作原理，但无济于事。

此代码的目标是根据类中是否包含特定成员来重载函数。这是复制的代码，它使用 C++11：

template <typename T> struct Model
{
    vector<T> vertices;

    void transform( Matrix m )
    {
        for(auto &&vertex : vertices)
        {
          vertex.pos = m * vertex.pos;
          modifyNormal(vertex, m, special_());
        }
    }

private:

    struct general_ {};
    struct special_ : general_ {};
    template<typename> struct int_ { typedef int type; };

    template<typename Lhs, typename Rhs,
             typename int_<decltype(Lhs::normal)>::type = 0>
    void modifyNormal(Lhs &&lhs, Rhs &&rhs, special_) {
       lhs.normal = rhs * lhs.normal;
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    void modifyNormal(Lhs &&lhs, Rhs &&rhs, general_) {
       // do nothing
    }
};

在我的一生中，我无法理解这种机制是如何工作的。具体来说，typename int_<decltype(Lhs::normal)>::type = 0 对我们有什么帮助，为什么我们在这个方法中需要一个额外的类型（special_/general_）。

【问题讨论】：

在我看来，该示例无效；如果Lhs 是左值，则转发引用不会触发decltype(Lhs::normal)。应该是decltype(std::declval<Lhs>().normal)
@PiotrSkotnicki 示例运行，我测试了它。
它编译，但你检查它是否给出正确的结果？
@Phonon 好吧，比较this和this，而不是和我争论
@Phantom 因为转发引用成为左值的左值引用，因此，例如A&::normal 永远无效（请参阅与号）

标签： c++ c++11 sfinae

【解决方案1】：

为什么我们在这个方法中需要一个额外的类型（special_/general_）

这些仅用于允许modifyNormal 函数被不同的实现重载。它们的特殊在于special_ 使用IS-A 关系，因为它继承自general_。此外，transform 函数始终调用采用special_ 类型的modifyNormal 重载，请参阅下一部分。

typename int_<decltype(Lhs::normal)>::type = 0 帮助我们做什么

这是一个具有默认值的模板参数。存在默认值以便transform 函数不必指定它，这很重要，因为其他modifyNormal 函数没有此模板参数。而且，这个模板参数只是为了调用SFINAE而添加的。

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/sfinae

当用推导的类型替换模板参数失败时，特化从重载集中被丢弃，而不是导致编译错误。

因此，如果发生故障，则采用 special_ 类型的 modifyNormal 函数将从要考虑的重载集中删除。这只留下 modifyNormal 函数采用 general_ 类型，并且由于 special_ IS-A general_ 类型一切仍然有效。

如果没有发生替换失败，则将使用使用 special_ 类型的 modifyNormal 函数，因为它是更好的匹配。

注意：general_类型是struct所以默认继承是public，允许IS-A关系不使用public关键字。

编辑：

您能否评论一下我们为什么首先使用精心设计的typename int_<decltype(Lhs::normal)>::type 机制？

如上所述，这用于触发 SFINAE 行为。但是，当您分解它时，它并不是很详细。它的核心是为某些类型 T 实例化 int_ 结构的实例，并且它定义了 type 数据类型：

int_<T>::type

由于这是在模板中使用，因此需要添加 typename 关键字，请参阅 When is the “typename” keyword necessary?。

typename int_<T>::type

最后，用于实例化int_ 结构的实际类型是什么？这由decltype(Lhs::normal) 确定，它报告Lhs::normal 的类型。如果Lhs 类型有一个normal 数据成员，那么一切都会成功。但是，如果不是，则表示替换失败，其重要性已在上文解释。

【讨论】：

您能评论一下我们为什么首先使用精心设计的typename int_<decltype(Lhs::normal)>::type 机制吗？难道没有更简单的方法让它失败吗？
@Phonon 我添加了更多信息以尝试为您澄清细节。

【解决方案2】：

special_/general_ 是用于让编译器区分两种方法modifyNormal 的类型。请注意，不使用第三个参数。一般实现什么都不做，但在特殊情况下它会修改正常。另请注意，special_ 派生自 general_。这意味着如果未定义 modifyNormal 的专用版本 (SFINAE)，则适用一般情况；如果存在专用版本，则将选择它（更具体）。

现在modifyNormal的定义中有一个开关；如果类型（模板的第一个参数）没有名为 normal 的成员，则模板失败（SFINAE 并且不要抱怨它，这是关于 SFINAE 的技巧），它将是 modifyNormal 的另一个定义适用（一般情况）。如果该类型定义了一个名为 normal 的成员，则模板的第三个参数可以解析为附加的第三个参数模板（int 默认等于 0）。第三个参数对函数没有任何用途，仅适用于 SFINAE（该模式适用于它）。

【讨论】：

【解决方案3】：

general 和 special 类型用于强制编译器在尝试解析调用时选择第一个函数（这是一个更好的匹配）作为第一次尝试。
请注意，调用是：

modifyNormal(vertex, m, special_());

无论如何，因为general 继承自special，所以两者都是有效的，如果第一个在类型替换期间失败，则将选择第二个。

所以，就像说 - 让我们假设该方法确实存在，但保持冷静，因为我们有一个什么都不做的包罗万象的回调。

为什么会失败？
这就是int_ 参与游戏的地方。
如果decltype（让我说）给出错误，因为Lhs 中缺少成员方法normal，则int_ 不能被专门化并且替换实际上失败了，但感谢SFINAE ，只要存在可以尝试的另一个替换（并且在我们的例子中存在，以general 作为参数的方法，与原始调用的匹配仍然不太精确），此失败就不是错误。

【讨论】：