使用decltype/SFINAE检测操作员支持

Detect operator support with decltype/SFINAE

本文关键字:操作员 支持 检测 SFINAE decltype 使用      更新时间:2023-10-16

一篇(有点)过时的文章探讨了使用decltype和SFINAE来检测类型是否支持某些操作符的方法,例如==<

以下是检测类是否支持<操作符的示例代码:
template <class T>
struct supports_less_than
{
    static auto less_than_test(const T* t) -> decltype(*t < *t, char(0))
    { }
    static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }
    static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};
int main()
{
    std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<std::string>::value << endl;
}

输出true,因为std::string当然支持<运算符。但是,如果我尝试在不支持<操作符的类中使用它,我会得到一个编译器错误:

error: no match for ‘operator<’ in ‘* t < * t’

所以SFINAE在这里不起作用。我在GCC 4.4和GCC 4.6上尝试了这个,两者都表现出相同的行为。那么,是否有可能以这种方式使用SFINAE来检测类型是否支持某些表达式呢?

在c++ 11中,我找到的最短最通用的解是这样的:

#include <type_traits>
template<class T, class = decltype(std::declval<T>() < std::declval<T>() )> 
std::true_type  supports_less_than_test(const T&);
std::false_type supports_less_than_test(...);
template<class T> using supports_less_than = decltype(supports_less_than_test(std::declval<T>()));
#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports_less_than<double>::value << std::endl; // prints '1'
    std::cout << supports_less_than<int>::value << std::endl; // prints '1'
    std::cout << supports_less_than<random_type>::value << std::endl; // prints '0'
}

适用于g++ 4.8.1clang++ 3.3


任意运算符的更通用的解决方案(UPDATE 2014)

有一个更通用的解决方案,它利用了所有内置操作符也可以通过STD操作符包装访问(并且可能是专一化的)这一事实,例如std::less(二进制)或std::negate(一元)。

template<class F, class... T, typename = decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()...))> 
std::true_type  supports_test(const F&, const T&...);
std::false_type supports_test(...);
template<class> struct supports;
template<class F, class... T> struct supports<F(T...)> 
: decltype(supports_test(std::declval<F>(), std::declval<T>()...)){};

这可以以非常通用的方式使用,特别是在c++ 14中,类型推导延迟到操作符包装器调用("透明操作符")。

对于二进制操作符,它可以用作:

#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports<std::less<>(double, double)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::less<>(int, int)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::less<>(random_type, random_type)>::value << std::endl; // '0'
}

对于一元操作符:

#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports<std::negate<>(double)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::negate<>(int)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::negate<>(random_type)>::value << std::endl; // '0'
}

(c++ 11标准库有点复杂,因为即使没有为random_type定义操作,也不会在decltype(std::less<random_type>()(...))的安装上失败,可以在c++ 11中实现手动透明操作符,这是c++ 14的标准)

语法非常流畅。我希望在标准中采用这样的内容。


两个扩展

:

1)它可以检测原始功能应用程序:

struct random_type{};
random_type fun(random_type x){return x;}
int main(){
    std::cout << supports<decltype(&fun)(double)>::value << std::endl; // '0'
    std::cout << supports<decltype(&fun)(int)>::value << std::endl; // '0'
    std::cout << supports<decltype(&fun)(random_type)>::value << std::endl; // '1'
}

2)它还可以检测结果是否可转换/可比较于某种类型,在这种情况下,double < double是支持的,但编译时将返回false,因为结果不是指定的。

std::cout << supports<std::equal_to<>(std::result_of<std::less<>(double, double)>::type, random_type)>::value << std::endl; // '0'

注意:我只是试图用c++ 14编译http://melpon.org/wandbox/中的代码,它没有工作。我认为在该实现(clang++ 3.5 c++14)中透明操作符(如std::less<>)存在问题,因为当我实现自己的less<>与自动扣除时,它工作得很好。

你需要让你的less_than_test函数成为一个模板,因为SFINAE代表替代失败不是一个错误,并且没有模板函数可以在你的代码中失败选择。

template <class T>
struct supports_less_than
{
    template <class U>
    static auto less_than_test(const U* u) -> decltype(*u < *u, char(0))
    { }
    static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }
    static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};
int main()
{
    std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<std::string>::value << endl;
}

这是c++ 0x,我们不再需要基于sizeof的技巧了…; -)

#include <type_traits>
#include <utility>
namespace supports
{
    namespace details
    {
        struct return_t { };
    }
    template<typename T>
    details::return_t operator <(T const&, T const&);
    template<typename T>
    struct less_than : std::integral_constant<
        bool,
        !std::is_same<
            decltype(std::declval<T const&>() < std::declval<T const&>()),
            details::return_t
        >::value
    > { };
}

(这是基于iammilind的答案,但不要求Toperator<返回类型与long long的大小不同,也不要求T是默认可构造的)

下面的简单代码满足您的要求(如果您不想编译错误):

namespace supports {
  template<typename T>  // used if T doesn't have "operator <" associated
  const long long operator < (const T&, const T&);
  template <class T>
  struct less_than {
    T t;
    static const bool value = (sizeof(t < t) != sizeof(long long));
  };  
}

用法:

supports::less_than<std::string>::value ====> true;  // ok
supports::less_than<Other>::value ====> false;  // ok: no error

[注:如果你想要编译错误的类没有operator <比它很容易生成很少的代码行]

@xDD确实是正确的,尽管他的例子有点错误。

在ideone上编译:

#include <array>
#include <iostream>
struct Support {}; bool operator<(Support,Support) { return false; }
struct DoesNotSupport{};
template <class T>
struct supports_less_than
{
  template <typename U>
  static auto less_than_test(const U* u) -> decltype(*u < *u, char(0))
  { }
  static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }
  static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};
int main()
{
  std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<Support>::value << std::endl;
  std::cout << std::boolalpha <<
     supports_less_than<DoesNotSupport>::value << std::endl;
}

,结果是:

true
false

看它在这里的行动。

关键是SFINAE只适用于模板函数