如果向量是特定的长度，则使用C++11 std::enable_if来启用成员函数

Using C++11 std::enable_if to enable member function if vector is specific length

本文关键字：enable std C++11 if 函数 成员 启用 向量 如果      更新时间：2023-10-16

我正在编写一个简单的向量类，我希望拥有一些仅在特定长度的向量中可用的成员函数(例如，3元素向量的叉积)。我偶然发现了std:：enable_if，它看起来可以做我想做的事情，但我似乎无法让它正常工作。

#include <iostream>
#include <type_traits>
template<typename T, unsigned int L>
class Vector
{
private:
T data[L];
public:
Vector<T,L>(void)
{
for(unsigned int i = 0; i < L; i++)
{
data[i] = 0;
}
}
T operator()(const unsigned int i) const
{
return data[i];
}
T& operator()(const unsigned int i)
{
return data[i];
}
Vector<typename std::enable_if<L==3, T>::type, L> cross(const Vector<T,L>& vec2) const
{
Vector<T,L> result;
result(0) = (*this)(1) * vec2(2) - (*this)(2) * vec2(1);
result(1) = (*this)(2) * vec2(0) - (*this)(0) * vec2(2);
result(2) = (*this)(0) * vec2(1) - (*this)(1) * vec2(0);
return result;
}
}; 
int main(void)
{
Vector<double,3> v1;
Vector<double,3> v2;
Vector<double,3> v3;
//Vector<double,4> v4;
v1(0) = 1;
v1(1) = 2;
v1(2) = 3;
v2(0) = 4;
v2(1) = 5;
v2(2) = 6;
v3 = v1.cross(v2);
std::cout << v3(0) << std::endl;
std::cout << v3(1) << std::endl;
std::cout << v3(2) << std::endl;
return 0;
}

上面的代码编译并正确运行，但是，如果我取消注释Vector<double,4> v4的声明，我在编译时会得到以下错误：

vec.cpp: In instantiation of ‘class Vector<double, 4u>’:
vec.cpp:46:22:   required from here
vec.cpp:29:59: error: no type named ‘type’ in ‘struct std::enable_if<false, double>’

有人能指出我哪里错了吗？

template<unsigned LL = L>
Vector<typename std::enable_if<LL==3 && L == 3, T>::type, LL>
cross(const Vector<T,LL>& vec2) const
{
Vector<T,L> result;
result(0) = (*this)(1) * vec2(2) - (*this)(2) * vec2(1);
result(1) = (*this)(2) * vec2(0) - (*this)(0) * vec2(2);
result(2) = (*this)(0) * vec2(1) - (*this)(1) * vec2(0);
return result;
}

PS。为什么这样？

变量v4的定义导致类模板Vector的隐式实例化，这反过来又导致类成员函数的声明的隐式初始化等(14.7.1隐式实例化[temp.inst]#1)。当然，后一种实例化会导致一个错误。

如果我们改为将成员函数更改为成员模板，根据相同的子句，此时成员模板本身被实例化，并且这个实例化看起来或多或少类似于：

template<unsigned LL = 3>
Vector<typename std::enable_if<LL==3 && 3 == 3, double>::type, LL>
cross(const Vector<double,LL>& vec2) const;

这是一个完全有效的模板声明。在这一点上，我们不(也不能)执行任何进一步的实例化。

然而，当我们试图实际调用cross时，毫无疑问，这是"一个需要成员/函数定义存在的上下文"，因此，根据(14.7.1隐式实例化[temp.inst]#2，#3)，cross模板(第二个cross模板，作为外部类模板实例化的结果的模板)被隐式实例化，并且std::enable_if有机会做它的工作。附带说明一下，这就是适用SFINAE原则的情况。

PPS。进一步阐述一下，虽然与OP问题没有直接联系，但仍然值得一提的是，为了处理类似的情况，并不总是需要将成员声明为模板。

在某些情况下，类模板的成员对于给定的实例化不是"有效的"，但类模板仍然可以实例化，例如：

#include <type_traits>
template<typename T>
struct S
{
T x;
T foo () const { return x; }
typename std::remove_pointer<T>::type bar () const { return *x; }
};
S<int> x;
S<int *> y;

显然，在实例化S<int>中，表达式*x是无效的，因为x的类型是int。不过，这个程序是正确的。重要的一点是，在隐式实例化期间，只有成员的声明被实例化。在上述情况下，实例化S<int>会导致实例化声明int bar() const;，这是一个完全正确的声明。

当然，如果我们稍后尝试实例化S<int>::bar的定义，如：

void f()
{
x.foo ();
//  x.bar (); // error
y.foo ();
y.bar ();
}

我们会得到一个错误。

(这仍然遵循C++标准的上述两段)

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