是否有可能编写一个模板,根据某个成员函数是否定义在类上而改变行为?

下面是我想写的一个简单的例子:

template<class T>
std::string optionalToString(T* obj)
{
    if (FUNCTION_EXISTS(T->toString))
        return obj->toString();
    else
        return "toString not defined";
}

因此,如果类T定义了toString(),那么它就使用它;否则,它就不会。我不知道如何做的神奇部分是“FUNCTION_EXISTS”部分。


当前回答

好吧,这个问题已经有一长串的答案了,但是我想强调一下Morwenn的评论:c++ 17有一个提案让它变得非常简单。有关详细信息,请参阅N4502,但作为一个自包含的示例,请考虑以下内容。

这部分是常量部分,放在头文件中。

// See http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/n4502.pdf.
template <typename...>
using void_t = void;

// Primary template handles all types not supporting the operation.
template <typename, template <typename> class, typename = void_t<>>
struct detect : std::false_type {};

// Specialization recognizes/validates only types supporting the archetype.
template <typename T, template <typename> class Op>
struct detect<T, Op, void_t<Op<T>>> : std::true_type {};

然后是变量部分,在此指定要查找的内容(类型、成员类型、函数、成员函数等)。就OP而言:

template <typename T>
using toString_t = decltype(std::declval<T>().toString());

template <typename T>
using has_toString = detect<T, toString_t>;

下面的例子取自N4502,展示了一个更精细的探针:

// Archetypal expression for assignment operation.
template <typename T>
using assign_t = decltype(std::declval<T&>() = std::declval<T const &>())

// Trait corresponding to that archetype.
template <typename T>
using is_assignable = detect<T, assign_t>;

与上面描述的其他实现相比,这个实现相当简单:减少了工具集(void_t和detect)就足够了,不需要复杂的宏。此外,据报道(参见N4502),它比以前的方法更有效(编译时间和编译器内存消耗)。

这里有一个活生生的例子。它与Clang一起工作得很好,但不幸的是,5.1之前的GCC版本遵循了对c++ 11标准的不同解释,这导致void_t不能按预期工作。Yakk已经提供了解决方案:使用以下定义的void_t (void_t在参数列表中有效,但不能作为返回类型):

#if __GNUC__ < 5 && ! defined __clang__
// https://stackoverflow.com/a/28967049/1353549
template <typename...>
struct voider
{
  using type = void;
};
template <typename...Ts>
using void_t = typename voider<Ts...>::type;
#else
template <typename...>
using void_t = void;
#endif

其他回答

template<class T>
auto optionalToString(T* obj)
->decltype( obj->toString(), std::string() )
{
     return obj->toString();
}

template<class T>
auto optionalToString(T* obj)
->decltype( std::string() )
{
     throw "Error!";
}

这是个不错的小难题——好问题!

这里有一个替代Nicola Bonelli的解决方案,它不依赖于非标准typeof运算符。

不幸的是,它不能在GCC (MinGW) 3.4.5或Digital Mars 8.42n上工作,但它可以在所有版本的MSVC(包括VC6)和Comeau c++上工作。

较长的注释块有关于它如何工作(或应该如何工作)的详细信息。正如它所说,我不确定哪些行为符合标准-我欢迎对此发表评论。


更新- 2008年11月7日:

看起来,虽然这段代码在语法上是正确的,但MSVC和Comeau c++所显示的行为并不符合标准(感谢Leon Timmermans和litb为我指明了正确的方向)。c++ 03标准说:

14.6.2依赖名称[temp.dep] 段3 在类模板定义中 或类模板的成员,如果 类模板的基类 类型取决于模板参数 基类范围不检查 在非限定名称查找期间 在定义的时候 类的模板或成员 类模板的实例化或 成员。

因此,当MSVC或Comeau考虑T的toString()成员函数在模板实例化时在doToString()中的调用站点执行名称查找时,这看起来是不正确的(尽管它实际上是我在本例中寻找的行为)。

GCC和Digital Mars的行为看起来是正确的——在这两种情况下,非成员toString()函数都绑定到调用。

老鼠-我以为我可能找到了一个聪明的解决方案,但我发现了几个编译器错误…


#include <iostream>
#include <string>

struct Hello
{
    std::string toString() {
        return "Hello";
    }
};

struct Generic {};


// the following namespace keeps the toString() method out of
//  most everything - except the other stuff in this
//  compilation unit

namespace {
    std::string toString()
    {
        return "toString not defined";
    }

    template <typename T>
    class optionalToStringImpl : public T
    {
    public:
        std::string doToString() {

            // in theory, the name lookup for this call to 
            //  toString() should find the toString() in 
            //  the base class T if one exists, but if one 
            //  doesn't exist in the base class, it'll 
            //  find the free toString() function in 
            //  the private namespace.
            //
            // This theory works for MSVC (all versions
            //  from VC6 to VC9) and Comeau C++, but
            //  does not work with MinGW 3.4.5 or 
            //  Digital Mars 8.42n
            //
            // I'm honestly not sure what the standard says 
            //  is the correct behavior here - it's sort 
            //  of like ADL (Argument Dependent Lookup - 
            //  also known as Koenig Lookup) but without
            //  arguments (except the implied "this" pointer)

            return toString();
        }
    };
}

template <typename T>
std::string optionalToString(T & obj)
{
    // ugly, hacky cast...
    optionalToStringImpl<T>* temp = reinterpret_cast<optionalToStringImpl<T>*>( &obj);

    return temp->doToString();
}



int
main(int argc, char *argv[])
{
    Hello helloObj;
    Generic genericObj;

    std::cout << optionalToString( helloObj) << std::endl;
    std::cout << optionalToString( genericObj) << std::endl;
    return 0;
}

这是c++ 17中另一种实现方法(灵感来自boost:hana)。

该解决方案不需要has_something<T> SFINAE类型trait类。

解决方案

////////////////////////////////////////////
// has_member implementation
////////////////////////////////////////////

#include <type_traits>

template<typename T, typename F>
constexpr auto has_member_impl(F&& f) -> decltype(f(std::declval<T>()), true)
{
  return true;
}

template<typename>
constexpr bool has_member_impl(...) { return false; }

#define has_member(T, EXPR) \
 has_member_impl<T>( [](auto&& obj)->decltype(obj.EXPR){} )

Test

////////////////////////////////////////////
// Test
////////////////////////////////////////////

#include <iostream>
#include <string>

struct Example {
    int Foo;
    void Bar() {}
    std::string toString() { return "Hello from Example::toString()!"; }
};

struct Example2 {
    int X;
};

template<class T>
std::string optionalToString(T* obj)
{
    if constexpr(has_member(T, toString()))
        return obj->toString();
    else
        return "toString not defined";
}

int main() {
    static_assert(has_member(Example, Foo), 
                  "Example class must have Foo member");
    static_assert(has_member(Example, Bar()), 
                  "Example class must have Bar() member function");
    static_assert(!has_member(Example, ZFoo), 
                  "Example class must not have ZFoo member.");
    static_assert(!has_member(Example, ZBar()), 
                  "Example class must not have ZBar() member function");

    Example e1;
    Example2 e2;

    std::cout << "e1: " << optionalToString(&e1) << "\n";
    std::cout << "e1: " << optionalToString(&e2) << "\n";
}

pre -c++20,简单用例的简单选项:

如果你知道你的类是默认可构造的,我们可以使语法更简单。

我们将从最简单的情况开始:默认可构造对象,并且我们知道预期的返回类型。实例方法:

int foo ();

我们可以写出没有declval的类型trait:

template <auto v>
struct tag_v
{
    constexpr static auto value = v;
};

template <class, class = int>
struct has_foo_method : tag_v<false> {};

template <class T>
struct has_foo_method <T, decltype(T().foo())>
    : tag_v<true> {};

demo

注意,我们将默认类型设置为int,因为这是foo的返回类型。

如果有多个可接受的返回类型,则向decltype添加第二个参数,该参数与默认类型相同,覆盖第一个参数:

decltype(T().foo(), int())

demo

(这里的int类型不重要-我使用它是因为它只有3个字母)

是的,使用SFINAE您可以检查给定的类是否提供了特定的方法。下面是工作代码:

#include <iostream>

struct Hello
{
    int helloworld() { return 0; }
};

struct Generic {};    

// SFINAE test
template <typename T>
class has_helloworld
{
    typedef char one;
    struct two { char x[2]; };

    template <typename C> static one test( decltype(&C::helloworld) ) ;
    template <typename C> static two test(...);    

public:
    enum { value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(char) };
};
    
int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << has_helloworld<Hello>::value << std::endl;
    std::cout << has_helloworld<Generic>::value << std::endl;
    return 0;
}

我刚刚用Linux和gcc 4.1/4.3测试了它。我不知道它是否可以移植到运行不同编译器的其他平台。