Обнаружение поддержки оператора с помощью decltype/SFINAE

A (несколько) устаревшая статья описывает способы использования decltype вместе с SFINAE для определения того, поддерживает ли тип определенные операторы, такие как == или <.

Здесь примерный код для определения того, поддерживает ли класс оператор <:

template <class T>
struct supports_less_than
{
    static auto less_than_test(const T* t) -> decltype(*t < *t, char(0))
    { }

    static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }

    static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<std::string>::value << endl;
}

Это выводит true, так как, конечно, std::string поддерживает оператор <. Однако, если я попытаюсь использовать его с классом, который не поддерживает оператор <, я получаю ошибку компилятора:

error: no match for ‘operator<’ in ‘* t < * t’

Итак, SFINAE здесь не работает. Я попробовал это на GCC 4.4 и GCC 4.6, и оба показали то же поведение. Итак, можно ли использовать SFINAE таким образом, чтобы определить, поддерживает ли тип определенные выражения?

Ответы

Ответ 1

Вам нужно сделать вашу функцию less_than_test шаблоном, так как SFINAE означает, что ошибка подстановки не является ошибкой, и нет никакой функции шаблона, которая может вызывать сбои в вашем коде.

template <class T>
struct supports_less_than
{
    template <class U>
    static auto less_than_test(const U* u) -> decltype(*u < *u, char(0))
    { }

    static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }

    static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<std::string>::value << endl;
}

Ответ 2

В С++ 11 самое короткое наиболее общее решение, которое я нашел, было следующим:

#include <type_traits>

template<class T, class = decltype(std::declval<T>() < std::declval<T>() )> 
std::true_type  supports_less_than_test(const T&);
std::false_type supports_less_than_test(...);

template<class T> using supports_less_than = decltype(supports_less_than_test(std::declval<T>()));

#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports_less_than<double>::value << std::endl; // prints '1'
    std::cout << supports_less_than<int>::value << std::endl; // prints '1'
    std::cout << supports_less_than<random_type>::value << std::endl; // prints '0'
}

Работает с g++ 4.8.1 и clang++ 3.3


Более общее решение для произвольных операторов (ОБНОВЛЕНИЕ 2014)

Существует более общее решение, в котором используется тот факт, что все встроенные операторы также доступны (и могут быть специализированы) через обертки операторов STD, такие как std::less (двоичный) или std::negate (унарный).

template<class F, class... T, typename = decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()...))> 
std::true_type  supports_test(const F&, const T&...);
std::false_type supports_test(...);

template<class> struct supports;
template<class F, class... T> struct supports<F(T...)> 
: decltype(supports_test(std::declval<F>(), std::declval<T>()...)){};

Это можно использовать довольно обычным образом, особенно в С++ 14, где вывод типа задерживается на вызов оболочки оператора ( "прозрачные операторы" ).

Для двоичных операторов его можно использовать как:

#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports<std::less<>(double, double)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::less<>(int, int)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::less<>(random_type, random_type)>::value << std::endl; // '0'
}

Для унарных операторов:

#include<iostream>
struct random_type{};
int main(){
    std::cout << supports<std::negate<>(double)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::negate<>(int)>::value << std::endl; // '1'
    std::cout << supports<std::negate<>(random_type)>::value << std::endl; // '0'
}

(С стандартной библиотекой С++ 11 немного сложнее, потому что нет никакого сбоя при instatiating decltype(std::less<random_type>()(...)), даже если для random_type нет операции, можно реализовать вручную прозрачные операторы в С++ 11, которые являются стандартными в С++ 14)

Синтаксис довольно плавный. Я надеюсь, что что-то подобное принято в стандарте.


Два расширения:

1) Он работает для обнаружения приложений с необработанной функцией:

struct random_type{};
random_type fun(random_type x){return x;}
int main(){
    std::cout << supports<decltype(&fun)(double)>::value << std::endl; // '0'
    std::cout << supports<decltype(&fun)(int)>::value << std::endl; // '0'
    std::cout << supports<decltype(&fun)(random_type)>::value << std::endl; // '1'
}

2) Он может дополнительно определить, является ли результат конвертируемым/сопоставимым с определенным типом, в этом случае поддерживается double < double, но возвращается ложь compile-time, потому что результат не является указанным.

std::cout << supports<std::equal_to<>(std::result_of<std::less<>(double, double)>::type, random_type)>::value << std::endl; // '0'

Примечание. Я просто попытался скомпилировать код с С++ 14 в http://melpon.org/wandbox/, и он не работал, Я думаю, что существует проблема с прозрачными операторами (например, std::less<>) в этой реализации (clang++ 3.5 С++ 14), поскольку, когда я реализую свой собственный less<> с автоматическим выводом, он работает хорошо.

Ответ 3

Это С++ 0x, нам больше не нужны трюки на основе sizeof...; -]

#include <type_traits>
#include <utility>

namespace supports
{
    namespace details
    {
        struct return_t { };
    }

    template<typename T>
    details::return_t operator <(T const&, T const&);

    template<typename T>
    struct less_than : std::integral_constant<
        bool,
        !std::is_same<
            decltype(std::declval<T const&>() < std::declval<T const&>()),
            details::return_t
        >::value
    > { };
}

(Это основано на ответе iammilind, но не требует, чтобы возвращаемый тип T operator< был другого размера, чем long long, и не требует, чтобы T был конструктивным по умолчанию.)

Ответ 4

Ниже простого кода выполняется ваше требование (если вы не хотите компилировать ошибку):

namespace supports {
  template<typename T>  // used if T doesn't have "operator <" associated
  const long long operator < (const T&, const T&);

  template <class T>
  struct less_than {
    T t;
    static const bool value = (sizeof(t < t) != sizeof(long long));
  };  
}

Использование:

supports::less_than<std::string>::value ====> true;  // ok
supports::less_than<Other>::value ====> false;  // ok: no error

[Примечание. Если вы хотите скомпилировать ошибку для классов, не имеющих operator <, чем это очень легко создать с очень небольшим количеством строк кода.]

Ответ 5

@xDD действительно корректен, хотя его пример немного ошибочен.

Это компилируется на ideone:

#include <array>
#include <iostream>

struct Support {}; bool operator<(Support,Support) { return false; }
struct DoesNotSupport{};

template <class T>
struct supports_less_than
{
  template <typename U>
  static auto less_than_test(const U* u) -> decltype(*u < *u, char(0))
  { }

  static std::array<char, 2> less_than_test(...) { }

  static const bool value = (sizeof(less_than_test((T*)0)) == 1);
};

int main()
{
  std::cout << std::boolalpha << supports_less_than<Support>::value << std::endl;
  std::cout << std::boolalpha <<
     supports_less_than<DoesNotSupport>::value << std::endl;
}

И результаты:

true
false

Смотрите здесь в действии.

Дело в том, что SFINAE применяется только к шаблонам функций.