C++模板提供了一个SFINAE（subsitate failure is not an error）的机制（模板匹配失败不是错误），这是模板里面一个非常有意思的特性，利用这个机制可以检查一个结构体是否包含某个成员等操作。c++语言本身没有提供反射机制（也有利用pb实现反射），利用SFINAE机制，可以实现类似于反射的功能。
在介绍SFINAE之前，整理一下模板的基本语法。
- 基本语法
C++模板基本的使用方法，使用关键字template, typename，可以实现基本泛型函数或者类。这里就不在赘述了。
// 一个简单的函数模板例子
template<typename T>
T get_max(T a, T b)
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
cout << a << " " << b << endl;
auto result = a > b ? a: b;
return result;
}
// 提供特化版本，处理某些特定类型
template<>
float get_max(float a, float b)
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
cout << "float : " << a << " " << b << endl;
auto result = a > b ? a: b;
return result;
}
// 提供偏特化版本，解决传递指针的问题
template<typename T>
T get_max(T* a, T* b)
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
cout << *a << " " << *b << endl;
auto result = *a > *b ? *a: *b;
return result;
}
// 默认值模板
template<typename T = std::string>
T get_max(string a, string b) // 默认值这里的参数类型需要直接指定
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
cout << "STRING : " <<a << " " << b << endl;
return a;
}
- 关键字decltype的用法
1）尾置返回类型
通过decltype指定模板函数的返回类型
// 尾置返回类型
template<typename T1, typename T2>
auto get_max(T1 a, T2 b) -> decltype(b < a ? a : b)
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
cout << a << " " << b << endl;
return a > b ? a: b;
}
2）获得变量的类型
int a=8, b=3;
auto c = a + b; //运行时需要实际执行a+b，哪怕编译时就能推导出类型
decltype(a+b) d; //编译期类型推导
// auto c; // error // 不可以用auto c; 直接声明变量，必须同时初始化。
- 模板匹配decay机制
模板在进行匹配的时候，会进行一个退化，比如const int 如果找不到对应的类型，会退化为int。其实就是把各种引用啊什么的修饰去掉，把cosnt int&退化为int。
// 模板类型退化 decay
template<typename T>
T get_max_decay(T a, T b)
{
cout << "FUNCTION NAME : " << __FUNCTION__ << ", LINE : " <<__LINE__ << endl;
return a > b ? a: b;
}
int main()
{
// 模板类型退化 decay
// 看着比较抽象，其实就是把各种引用啊什么的修饰去掉，把cosnt int&退化为int
int const c = 42;
int i = 1;
get_max_decay(i, c); // OK: T 被推断为 int，c 中的 const 被 decay 掉
get_max_decay(c, c); // OK: T 被推断为 int
int& ir = i;
get_max_decay(i, ir); // OK: T 被推断为 int， ir 中的引用被 decay 掉
// ...
}
- SFINAE 机制
SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error，替换失败并非错误）这个看着很抽象，实际非常简单，是一种常见的模板技巧。比如，利用模板的SFINAE判断一个结构体中是否包含某个成员。
#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;
template<typename T>
struct check_has_member_id
{
// 仅当T是一个类类型时，“U::*”才是存在的，从而这个泛型函数的实例化才是可行的
// 否则，就将触发SFINAE
template<typename U>
static void check(decltype(&U::id)){}
// // 仅当触发SFINAE时，编译器才会“被迫”选择这个版本
template<typename U>
static int check(...){}
enum {value = std::is_void<decltype(check<T>(NULL))>::value};
};
struct TEST_STRUCT
{
int rid;
};
struct TEST_STRUCT2
{
int id;
};
int main()
{
check_has_member_id<TEST_STRUCT> t1;
cout << t1.value << endl;
check_has_member_id<TEST_STRUCT2> t2;
cout << t2.value << endl;
check_has_member_id<int> t3;
cout << t3.value << endl;
return 0;
}
// g++ --std=c++11 xxx.c
核心的代码是在实例化check_has_member_id对象的时候，通过模板参数T的类型，决定了结构体中对象value的值。而value的值是通过check<T>函数的返回值是否是void决定的。如果T中含有id成员的话，那么就会匹配第一个实例，返回void；如果不包含id的话，会匹配默认的实例，返回int。
利用这个机制还可以做很多类似的判断，比如判断一个类是否是结构体。
#include <iostream>
#include <type_traits>
// 2. 判断变量是否是一个struct 或者 类
// https://www.jianshu.com/p/d09373b83f86
template <typename T>
struct check
{
template <typename U>
static void check_class(int U::*) {}
template <typename U>
static int check_class(...) {}
enum { value = std::is_void<decltype(check_class<T>(0))>::value };
};
class myclass {};
int main()
{
check<myclass> t;
std::cout << t.value << std::endl;
check<int> t2;
std::cout << t2.value << std::endl;
return 0;
}
- enable_if 语法
如果T是一个int类型，那么返回值是bool类型。如果不是int的话，就匹配不到找个实例。使用enable_if的好处是控制函数只接受某些类型的(value==true)的参数，否则编译报错。
// 判断class T 是否有某个成员函数
// enable if
// enable_if example: two ways of using enable_if
#include <iostream>
#include <type_traits>
// 1. the return type (bool) is only valid if T is an integral type:
template <class T>
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value,bool>::type
is_odd (T i) {return bool(i%2);}
int main()
{
short int i = 1; // code does not compile if type of i is not integral
std::cout << "i is odd: " << is_odd(i) << std::endl;
// 编译错误
// double j = 10.0;
// std::cout << "i is odd: " << is_odd(j) << std::endl;
return 0;
}
利用模板的这种机制，可以设计“通用”函数接口。比如，如果work_func<T>(T data) 函数传入的类型T中包含了T::is_print成员就打印“xxxx”，如果不包含就打印“yyy”。
这个事情除了可以用模板来做，利用反射也可以实现。c++本身没有提供反射，利用pb，也可以实现。下面介绍一下基于pb实现的c++反射的机制。
int get_feature(const HeartBeatMessage& hb_msg, const std::string& name)
{
const google::protobuf::Descriptor* des = hb_msg.GetDescriptor();
const google::protobuf::FieldDescriptor* fdes = des->FindFieldByName(name);
assert(fdes != nullptr);
const google::protobuf::Reflection* ref = hb_msg.GetReflection();
cout << ref->GetString(hb_msg, fdes) << endl;
return 0;
}
int main()
{
HeartBeatMessage msg;
fstream input("./heartbeat.db",ios::in|ios::binary);
if(!msg.ParseFromIstream(&input))
{
cerr << "read data from file error." << endl;
return -1;
}
// msg 是pb的msg对象，从msg对象里面找到对应“hostname”字段
get_feature(msg, "hostName");
}
todo ...
参考：
https://jguegant.github.io/blogs/tech/sfinae-introduction.html
https://my.oschina.net/u/4051725/blog/4458011
https://izualzhy.cn/SFINAE-and-enable_if
stackoverflow上面有很多大佬balalala写了很多，延伸阅读：
https://stackoverflow.com/questions/257288/templated-check-for-the-existence-of-a-class-member-function
