【标准库的典型内容】std::enable_if

一、 SFINAE

在介绍$std::enable\_if$之前，先介绍一个概念：$SFINAE$，全称是：$SubstitutionFailureisnotanError$，即“替换失败不是一个错误”。

$SFINAE$可以看做是$C++$语言的一种特性或模板设计中要遵循的一个重要原则，非常重要，务必要理解好。

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现在，我们通过一个小样例来了解一下$SFINAE$，参考下方代码：

template<typename T>
typename T::size_type mydouble(const T& t) {
return t[0] * 2;
}

比如，这里我们写了一个函数模板，返回类型是$T::size\_type$，这就要求这个返回类型必须是个类类型，而且其中必须有个类名叫作$size\_type$。

如果此时我们调用

mydouble(15);

编译器将报错：

显然，这里编译器并不认为$mydouble$这个函数模板有问题，而是找不到匹配的模板实例。因此，这就叫作$SFINAE$，即“替换失败不是一个错误”。

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如果我们使用正确的类类型呢：

std::vector<int>vec;
vec.push_back(1);
std::cout << mydouble(vec) << "\n";

此时将编译通过，因为在$std::vector$中存在一个类型名$size\_type$，因此$T::size\_type$合法。

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二、$std::enable\_if$的认识与使用

2.1 $std::enable\_if$的基本认识

我们先看看，在标准库中是怎么实现的$std::enable\_if$：

//struct template enable_if

template<bool _Test, class _Ty = void> //泛化版本
struct enable_if {

};

template<class _Ty> //偏特化版本
struct enable_if<true, _Ty> {
using type = _Ty;

};

首先，$std::enable\_if$是一个结构体模板，有一个特化版本。
当传入的第一个$bool$类型的参数为$true$时，将调用特化版本，在特化版本的结构体中存在一个类型为$type$。

这就是基于$SFINAE$特性实现的一个类似于编译期间条件分支的作用。

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2.2 $std::enable\_if$的使用

2.2.1 基本使用

下面是一个最简单的使用，参考下方代码：

void Test2() {
//条件为真，存在type成员
std::enable_if<(3 > 2)>::type* mypoint1 = nullptr; //调用了偏特化版本

//条件为假，不存在type类型成员
std::enable_if<(3 < 2)>::type* mypoint2 = nullptr; //调用了偏特化版本

}

对于上面的第一个情况，由于$(3>2)=true$，因此将调用偏特化版本，而偏特化版本存在$type$类型名，因此能够顺利编译通过。

而第二种情况，由于$(3<2)=false$，因此将调用泛化版本，而泛化版本中不存在这么一个$type$类型名，因此无法通过编译。

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2.2.2 用于函数模板

由于$std::enable\_if<>::type$是一个类型，因此它可以作为返回值，通过条件来判断是否存在这么一个返回值类型。 参考下方代码：

//std::enable_if用于函数模板中
template<typename T>
typename std::enable_if < (sizeof(T) > 2) > ::type funceb() {
std::cout << "类型大小大于2个字节，调用函数模板！\n";
}

void Test3() {
funceb<int>(); //成功

funceb<char>(); //失败，char为一个字节
}

这里$sizeof()$可以在编译期间确定，因此我们在调用模板的时候就能知道类型的大小了，也就可以知道是否可以调用到泛化版本还是偏特化版本了。

显然，$char$类型大小为$1$字节，所以无法实例化出存在$type$的模板，因此就会编译失败，而$int$类型是$4$字节，因此是可以的。

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当$std::enable\_if$用于函数模板的时候，也可以存在形参。参考下方代码：

//也可以有参数
template<typename T>
std::enable_if_t<(sizeof(T) == 4), T> funceb3(T&& t) {
t++;
return t;
}

void Test5() {
int t = funceb3(10);

std::cout << t << "\n";
}

注意写法，这个$T$是放在第一个$bool$类型之后的，就像前面代码所示，默认为$void$：

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2.2.3 类型简写

$std::enable\_if$可以通过类型别名来简化代码，而标准库为我们实现了这个方法，我们可以通过$std::enable\_if\_t$来作为其的别名。 参考下方代码：

//泛化版本
template<bool _Test, class _Ty = void> //泛化版本
struct enable_if {

};

//偏特化版本
template<bool _Test, class _Ty = void>
using enable_if_t = typename enable_if<_Test, _Ty>::type;

由于$typenameenable\_if<\_Test,\_Ty>::type$是一个类型，所以使用$using$来取别名是可以的。

因此，我们可以这样简写：

//std::enable_if的简写
template<typename T>
std::enable_if_t<(sizeof(T) > 2)> funceb2() {

}

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2.2.4 用于类模板中

在之前，我们遇到了一个问题：在拷贝构造的时候，在类中拷贝构造函数没有被调用，而是转而调用构造函数模板，那么这个问题在这里就可以使用$std::enable\_if$来解决，回顾问题：完美转发
这里，参考下方代码：

/使用std::enable_if解决拷贝构造函数无法被调用

class Human {
//使用别名来简化代码
template<typename T>
using StrProType = std::enable_if_t<std::is_convertible<T, std::string>::value>;
private:
std::string m_name;
public:
//完美转发构造函数模板
template<typename T, typename U = StrProType<T>>
//如果能隐式转换为string类型就可以构造

Human(T&& tmpname) :m_name(std::forward<T>(tmpname)) {
std::cout << "Human(T&& tmpname)执行了\n";
}

//拷贝构造函数
Human(const Human& th) :m_name(th.m_name) {
std::cout << "Human(Human const&th)执行了\n";
}

Human(Human&& th) :m_name(std::move(th.m_name)) {
std::cout << "Human(Human && th)执行了\n";
}

};

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我们引入的新的一个模板$std::is\_convertible$，这是一个用于判断两个类型是否能隐式转换的函数模板，返回一个$bool$类型。下面介绍一下简单的使用方法：

void Test6() {
//判断是否能隐式转换
std::cout << "std::string -> double: " << std::is_convertible<std::string, double>::value << "\n";
std::cout << "char -> int: " << std::is_convertible<char, int>::value << "\n";
std::cout << "const char* -> std::string: " << std::is_convertible<const char*, std::string>::value << "\n";
}

运行结果：

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下面我们来看我们对构造函数模板的改造：

using StrProType = std::enable_if_t<std::is_convertible<T, std::string>::value>;

//完美转发构造函数模板
template<typename T, typename U = StrProType<T>>
//如果能隐式转换为string类型就可以构造

Human(T&& tmpname) :m_name(std::forward<T>(tmpname)) {
std::cout << "Human(T&& tmpname)执行了\n";
}

为了防止代码过长，我们使用了类型别名来简化代码。

我们利用了$std::enable\_if\_t$，然后传入$std::is\_convertible$，传入当前的类型和$std::string$类型，如果当前类型能与$std::string$类型隐式转换，那么就会返回$true$，因此$std::enable\_if\_t$就能被实例化出，因此就会调用构造函数模板。反之，将调用拷贝构造函数模板。

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再一次调用代码：

void Test7() {
Human h1("ZhangSan");

Human h2(h1);

const char* str = "LiSi";
Human h3(str);
}

这一次，成功调用了拷贝构造函数：

原文地址：https://blog.csdn.net/Antonio915/article/details/142412968

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