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我正在编写一个仅使用头文件的 C++ 库，该库大量使用模板。现在我想添加一些概念检查来处理在模板参数中使用不正确类型时引发的编译时错误。

例如，我需要可以指向单个对象（如 std::shared_ptr）的类指针对象的概念，可以指向一个数组（通过 operator[]）但不能与指针一起使用的类指针对象算术（如 std::unique_ptr），以及可以与指针算术等一起使用的指针。

由于概念仍然不是标准的并且编译器不支持，我需要自己实现它。我知道 Boost Concept 库，但出于某种原因，我不想将它添加到依赖项中。

那么问题来了，如何实现对某些类型需求的检查呢？它是如何在 Boost 中实现的？在这种情况下，哪些技术是常见的？

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自从我仍在使用 C++11 以来，我自己也做过一些此类事情。本质上，这样做的方法是大量使用 SFINAE 并熟悉所有这些事情：http ://en.cppreference.com/w/cpp/types

可以说，对于概念检查最重要的是enable_if：它是一个模板，如果第一个模板参数是true，则提供给定的返回类型，如果该参数是，则导致替换失败false：

//this one gets called only for pointers
template <typename T>
typename enable_if<is_pointer<T>::value, bool>::type do_stuff(T) {}

//this one gets called only for non-pointers
template <typename T>
typename enable_if<not is_pointer<T>::value, bool>::type do_stuff(T) {}

如果你不关心能够重载这样的事情并且你喜欢可读的错误消息，你应该使用static_assert：

template <typename T>
class pointer_thingy {
    static_assert(is_pointer<T>::value, "T must be a pointer");
    //...
};

现在，进入更困难的部分：定义您自己的类似概念的模板事物。如果可能的话，最好的方法是根据上面链接中已经存在的标准来编写它们。但是，有时您想检查那里不可用的东西，例如，特定操作的可用性。在这种情况下，SFINAE 是您的朋友：

template <typename T>
class is_equality_comparable {
    template <typename U> static auto check(const U& u) -> typename std::conditional<
            std::is_convertible<decltype(u == u), bool>::value,
            std::true_type, std::false_type>::type;
    static std::false_type check(...);
public:
    static constexpr bool value = decltype(check(std::declval<T>()))::value;
};

这将检查特定类型是否operator==定义了相等运算符 ()，以及它是否返回可以用作bool. 但是，它是如何做到的需要一些解释：这个类所做的主要事情是定义一个check永远不会被调用的方法，并通过计算check的返回类型来生成正确的值。在底部，该类就是这样做的：它确定使用类型check的虚构值调用时的返回类型T（通过生成declval以避免依赖于构造函数）。为了使其正常工作，check提供了两个重载：第一个是模板化的，第二个使用...符号，以便接受任何参数并具有比第一个重载更低的选择优先级。第一个重载使用后缀返回类型，以便它可以引用其参数（这使代码更清晰）并用于根据conditional是否正确返回可以用作. 如果不存在，第一个重载会导致替换失败，并且 SFINAE 会确保将其从可能的重载列表中悄悄丢弃，这意味着假设调用回退到第二个重载，它只是返回。true_typefalse_typeoperator==booloperator==checkfalse_type

当然，这只是我的做法；这是一种有效的方法，但我不确定 Boost 是否这样做，或者就此而言，是否是其他人的做法。如果您能够使用具有实际概念支持的较新版本的 C++，那么您绝对应该使用它：在其他不错的功能中，如果您做错了什么，您将能够获得可理解的错误消息，这不一定是什么您将摆脱上述方法。最后一点，如果你真的决定做这样的事情，严格的测试是至关重要的：当你的类已经在代码的其他地方使用时，很容易出错，而且很难弄清楚如何修复它。

于 2015-08-07T20:36:23.093 回答