在C++中有很多的编程技巧(Trick),SFINAE就是其中一种,他的全义可以翻译为“匹配失败并不是一个错误(Substitution failure is not an error)”。简单来说他就是专门利用编译器匹配失败的一种技巧。
比如我们想实现一个通用的函数叫AnyToString,他可以实现任意类型的数据转成字符串:
1 2 | template < typename ValueType> char * AnyToString( const ValueType& value); |
我们更希望这个函数能检查ValueType类型自己有没有ToString方法,如果有就直接调用,没有的话就采取通用的处理方案。但是C++没有反射机制,不能像C#那样通过TypeInfo来检查,更没有像Java那样纯粹的OOP,从最基类就定义了ToString方法,下面的子类只用负责重载。
所以我们希望能有一种方法能让C++也能检查某个类型是否定义了某个成员函数,这就可以用到SFINAE。
C++的模板匹配有个特点,编译器始终会寻找类型匹配最精确的模板。当然并不一定所有的模板都能匹配,一旦有某个模板匹配不成功,编译器会自动尝试别的候选模板。要是所有的都不成功那编译器就匹配失败。有的时候我们想故意跳过某些精确度高模板匹配,而使用精确度低的模板,这个时候就可以利用SFINAE故意让编译器匹配失败。
回到案例,我们希望检查一个类型是否有ToString方法,例如:
1 2 3 4 5 6 7 8 | class A { char * ToString(); }; class B { }; |
这时我们在代码里面写A::ToString,自然没有什么问题,但是如果写B::ToString的话编译将告诉你找不到这个符号。我们可以利用这个错误来跳过某些模板的匹配,而使得别的模板可以得到匹配。例如以下代码:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | template < typename ClassType> struct HasToStringFunction { typedef struct { char [2]; } Yes; typedef struct { char [1]; } No; template < typename FooType, char * (FooType::*)()> struct FuncMatcher; template < typename FooType> static Yes Tester(FuncMatcher<FooType, &FooType::ToString>*); template < typename FooType> static No Tester(...); enum { Result = sizeof (Tester<ClassType>(NULL)) == sizeof (Yes) }; }; bool a_has_tostring = HasToStringFunction<A>::Result; // True bool b_has_tostring = HasToStringFunction<B>::Result; // False |
这里有两个Tester方法,第一个的匹配精度高于第二个的。
当编译器解析“Tester<ClassType>(NULL)”的时候,编译器首先会尝试用ClassType以及他的一个ClassType::ToString方法去实例化一个FuncMatcher类型来匹配第一个Tester函数。对于A来说,这是能通过的。
但是对于B来说,因为其没有ToString方法,所以不能用B以及不存在的B::ToString来实例化FuncMatcher。
这个时候编译器实际上就已经发现错误了,但是根据SFINAE原则这个只能算是模板匹配失败,不能算错误,所以编译器会跳过这次对FuncMatcher的匹配。但是跳过了以后也就没有别的匹配了,所以整个第一个Tester来说对B都是不能匹配成功的,这个时候优先级比较低的第二个Tester自然就能匹配上了。我们就可以利用这一点来实现我们最开始的想要AnyToString方法:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 | template < bool > struct AnyToStringAdviser; template <> struct AnyToStringAdviser< true > { template < typename ValueType> static char * ToString( const ValueType& value) { return value.ToString(); } } template <> struct AnyToStringAdviser< false > { template < typename ValueType> static char * ToString( const ValueType& value) { /* Generic process */ } } template < typename ValueType> char * AnyToString( const ValueType& value) { return AnyToStringAdviser < HasToStringFunction<ValueType>::Result > ::ToString(value); } |
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