创建仅专业化功能模板的最佳方法是什么？答案

【问题标题】：What is the best way to create a specialization-only function template?创建仅专业化功能模板的最佳方法是什么？
【发布时间】：2012-01-08 11:24:11
【问题描述】：

有没有更好的方法来执行以下操作？

#include <iostream>

template <typename T>
T Bar();

template <>
int Bar<int>() { return 3; }

// Potentially other specialisations

int main()
{
    std::cout << Bar<int>() << std::endl; // This should work
    std::cout << Bar<float>() << std::endl; // This should fail
}

这个解决方案的问题是它在（可以理解的）链接时失败，出现“未定义的对浮点 Bar<float>() 的引用”等。这可能会让其他开发人员感到困惑，因为他们可能怀疑没有链接实现文件。

我确实知道另一个潜在的解决方案：

template <typename T>
T Bar() { BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0); }

当请求Bar<float>() 时，这会导致编译器错误，这正是我想要的。但是，我担心从技术上讲，编译器可能会拒绝它，就像 gcc 拒绝 BOOST_STATIC_ASSERT(false) 一样，因为它知道无论模板参数如何都会失败，因为 sizeof(T) 不能永远为零。

总之，我想知道是否：

还有另一种方法可以做到这一点。
我弄错了，BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T)) 实际上不能在没有实例化的情况下失败。
唯一的方法是让它成为上面的链接器错误。

【问题讨论】：

BOOST_STATIC_ASSERT(false); 更直接地说出你想要什么。

标签： c++ templates boost template-specialization

【解决方案1】：

这可以工作：

template <typename T>
T Bar() {
  T::ERROR_invalid_template_argument_;
}

template <>
int Bar<int>() { return 3; }

如果您害怕使用 0，也可以使用尽可能大的尺寸：

  static_assert(sizeof(T) == -1, "No specialization");

【讨论】：

+1 -- 但这对于某人在编写类模板时使用来说似乎是一个合理的名称。也许把它全大写以减少这种可能性。
是的，不理想，但我喜欢这样。
不确定您所说的“可能的最大尺寸”是什么意思，因为您使用 sizeof(T) == -1，但 sizeof(T) == numeric_limits<:size_t>::max是一个有趣的想法。
@Mozza314：因为sizeof的类型是std::size_t（无符号整数类型），-1会被提升为无符号类型（使用模运算，保证最大值）。也就是说，只需使用零。在某些时候，您必须相信编译器正在做正确的事情。
是的，我在您编辑答案 GMan 之前写了该评论。但是， std::size_t(-1) 是未定义的，不是吗？当然，即使实际上用二进制补码说话，你也会得到最大值。

【解决方案2】：

BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0); 在模板被实例化之前不允许失败，所以我会这样做。 BOOST_STATIC_ASSERT(false); 每次触发都是正确的。

原因与两阶段名称查找有关。这本质上是：当一个模板被编译时，它被编译了两次。编译器第一次看到模板时，它会编译所有内容，除了依赖于模板参数的表达式，第二次编译在模板参数已知后进行，完全编译实例化。

这就是BOOST_STATIC_ASSERT(false); 总是失败的原因：这里没有任何依赖项，并且断言会立即处理，就好像函数根本不是模板一样。（请注意，MSVC 没有实现两阶段查找，因此这在实例化时会失败，不正确。）相反，因为 T 是依赖的（§14.6.2.1），BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0); 是依赖的，并且不允许检查直到模板被实例化。（它总是会失败。）

如果编译器试图深思熟虑并提前失败，那将是不合格的。你应该能够依赖这些东西。也就是说，如果恐惧战胜了你，那么真的让它等待是微不足道的：

BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(typename T::please_use_specializations) == 0);

这既保证失败，编译器也不可能提前正确“智能”失败。

【讨论】：

你能引用标准吗？我的怀疑是，如果编译器可以告诉没有模板参数可以通过，则允许编译器给出错误。来自 boost 邮件列表的这篇文章似乎表明了这一点：lists.boost.org/Archives/boost/2004/06/66983.php
@Mozza314：我正在编辑我的答案，我确定海报是错误的。给我一分钟。
你太棒了:-D。谢谢。
"BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0); 是依赖的，在模板实例化之前不允许检查。（它总是会失败。）“这是错误的。该标准允许编译器拒绝在实例化时总是失败的模板。如果编译器试图考虑周到并提前失败，那是聪明的。如果你想写 o 而不是 0 怎么办 - 聪明的编译器会在你进入混乱的实例化回溯之前向你显示你的错字。
@JohannesSchaub-litb：我认为不允许这样做，有什么地方可以阅读吗？

【解决方案3】：

您可以执行以下操作：

template <typename T>
T Bar()
{ T::unspecialized_method_called; }

这当然假设 T 没有具有给定名称的成员，因此您必须相应地选择“错误消息”（例如，通过违反命名约定）。

【讨论】：

【解决方案4】：

在 c++0x 中使用 static_assert

template <typename T> 
void bar(){
 static_assert(false, " invalid argument type");
}

这将在编译时引发错误。

对于 c++ 98/2003，我们可以试试这个

template <typename T> 
void bar(){
char invalid_arg_[0];
}

数组至少包含一个元素。所以编译器会抱怨。但错误消息可能无法显示发生了什么。

第一个不会是一个选择，因为它总是失败。

【讨论】：

First 不正确，因为它总是会失败。在没有 -pedantic 的 GCC 下，第二个编译得很好。
有趣。我猜它并不比 BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0) 好。这个解决方案也有同样的问题。
Pubby 的评论在我之前通过。是的 -pedantic 即使没有实例化也会失败。

【解决方案5】：

如果您在没有 -pedantic 的情况下使用 gcc，则需要注意一点，在这种情况下可能有 sizeof(T) == 0 - 当 T 是一个零长度数组时。

#include <iostream>

#include "boost/static_assert.hpp"

template <typename T>
void Foo()
{
    BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 0);
    std::cout << "Actually, it is possible to instantiate this." << std::endl;
}

int main()
{
    Foo<int[0]>();

    return 0;
}

在这种情况下，您可以改用它来解决它：

BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == sizeof(T) + 1);

把这个技巧封装起来可能会更好，这样可以提高可读性，因为它表达了你的意图：

#define NEVER_INSTANTIATE(T) BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == sizeof(T) + 1);

正如 GMan 所解释的，没有实例化就不会失败，就像 sizeof(T) == 0。然而，这个故事的寓意应该是总是用 -pedantic 编译。

【讨论】：