在SFINAE上下文中的模板变量

Question

在SFINAE上下文中的模板变量

3

请先考虑以下代码片段，其中使用了基本的SFINAE触发器来区分一个类型是否为随机访问迭代器：

template <typename T, typename = void>
struct is_random_access_iterator : public std::false_type {};

template <typename T>
struct is_random_access_iterator<T, 
    std::enable_if_t<
        std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>
    >>
    : public std::true_type {};

template <typename T>
constexpr bool is_random_access_iterator_v = is_random_access_iterator<T>::value;

这段代码编译并按预期工作。现在，请考虑下面的第二个片段，我将一个模板变量替换为enable_if条件，而没有改变其定义：

template <typename T>
constexpr bool has_random_access_iterator_tag = 
    std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

template <typename T, typename = void>
struct is_random_access_iterator : public std::false_type {};

template <typename T>
struct is_random_access_iterator<T, 
    std::enable_if_t<
        //std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>
        has_random_access_iterator_tag<T>
    >>
    : public std::true_type {};

template <typename T>
constexpr bool is_random_access_iterator_v = is_random_access_iterator<T>::value;

SFINAE不再起作用了，编译器（已测试gcc 8和clang 7）会抱怨每当我提供一个未经专门化的类型时，std::iterator_traits不存在。

以下是一个可工作的示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <type_traits>

template <typename T>
constexpr bool has_random_access_iterator_tag = 
    std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

template <typename T, typename = void>
struct is_random_access_iterator : public std::false_type {};

template <typename T>
struct is_random_access_iterator<T, 
    std::enable_if_t<
        //std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>
        has_random_access_iterator_tag<T>
    >>
    : public std::true_type {};

template <typename T>
constexpr bool is_random_access_iterator_v = is_random_access_iterator<T>::value;

int main() {
    std::cout   << std::boolalpha << "Is random access iterator:\n"
                << "- int:   " << is_random_access_iterator_v<int> << '\n'
                << "- int*:  " << is_random_access_iterator_v<int*> << '\n'
                << "- v::it: " << is_random_access_iterator_v<std::vector<int>::iterator> << '\n';
}

输出结果如下:

prog.cc:8:54: 错误：在std::__1::iterator_traits中没有名为'iterator_category'的类型
std::is_same_v::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>; ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.cc:17:9: 注意：此处请求实例化变量模板特化'has_random_access_iterator_tag' has_random_access_iterator_tag ^
prog.cc:22:46: 注意：在类模板部分特化'is_random_access_iterator > >'中，推断模板参数时 [with T = int] constexpr bool is_random_access_iterator_v = is_random_access_iterator::value; ^
prog.cc:22:46: 注意：此处请求实例化模板类'is_random_access_iterator' prog.cc:26:35: 注意：此处请求实例化变量模板特化'is_random_access_iterator_v' << "- int: " << is_random_access_iterator_v << '\n' ^ 1 error generated.

有人能解释一下原因吗？我感到沮丧，因为使用模板常量可以使模板编程更简洁和易读。

- papagaga

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- NathanOliver · Accepted Answer

这里的问题在于：

template <typename T>
constexpr bool has_random_access_iterator_tag = 
    std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

移动功能

std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>

将SFINAE上下文中的代码放入刚编译的代码中。当在重载决议期间替换模板参数的推断类型失败时，SFINAE会发挥作用。由于

template <typename T>
constexpr bool has_random_access_iterator_tag = 
    std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

如果 T 是模板参数，则在尝试实例化 has_random_access_iterator_tag<T> 时不会失败。由于没有失败，因此

std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

这段代码会被编译，如果T不适合该表达式，则会出错。

如果您将该表达式移回到模板参数中，则当编译器推断T时，它将用于推断。

std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>;

如果这个过程失败了，那么在模板参数推导的过程中发生了错误。因此，如果我们有以下代码：

template <typename T, bool Val = std::is_same_v<typename std::iterator_traits<T>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>>
constexpr bool has_random_access_iterator_tag = Val;

如果 std::iterator_traits<T>::iterator_category 无效，则整个模板被认为是无效的并被忽略。