如何确保模板参数是所需类型的子类型？

Question

我有一个模板类，我想做的如下

1. 确保仅当传递的模板参数是所需类型的子类型时才实例化对象
2. 预先与代码的用户沟通模板参数必须满足什么

(1) 在某种意义上是自动处理的，如果传递的模板参数不支持该类使用的代码将无法编译的某些功能。但是这个错误可能会被检测到相当晚。我希望尽快进行检查。我还想要完成的是，很明显，传递的模板参数必须从我提供的基类型派生。

首先，这是被误导了吗？如果不是，我该怎么做？ （请用最简单的方法，C++ 对我来说还是个新手）

感谢 stackoverflow，你确实加快了我的 C++ 学习速度。

Answer 1

给定一些完整的类型MyBase，如果T 不是从MyBase 派生的，则以下将产生编译时错误：

#include <boost/type_traits/is_base_of.hpp>
#include <boost/static_assert.hpp>

template<typename T>
class Foo {
    BOOST_STATIC_ASSERT_MSG(
        (boost::is_base_of<MyBase, T>::value),
        "T must be a descendant of MyBase"
    );
    // Foo implementation as normal
};

如果您使用的是带有 TR1 的 C++03 编译器，则可以使用 std::tr1::is_base_of 而不是 boost::is_base_of；如果您使用的是 C++11 编译器，则可以使用 std::is_base_of 代替 boost::is_base_of 和 static_assert 关键字代替 BOOST_STATIC_ASSERT_MSG 宏：

#include <type_traits>

template<typename T>
class Foo {
    static_assert(
        std::is_base_of<MyBase, T>::value, 
        "T must be a descendant of MyBase"
    );
    // Foo implementation as normal
};

注意这将为私有和模糊派生类型产生 true_type，因此如果您真正需要的是对待 T as-a MyBase（在大多数情况下）。

文档链接：
Boost.StaticAssert
Boost.TypeTraits

Answer 2

来自“Modern C++ Design”，第 2.7 章（“Detecting Convertibility and Inheritance at Compile Time”）：您可以使用sizeof 技巧：

typedef char Small;
class Big { char dummy[2]; };

Small Test(Base1);
Big Test(...);

const bool isSubclassOfBase1 = sizeof(Test(Derived1())) == sizeof(Small);

它利用sizeof(...) 可以确定表达式计算的类型的事实，并且由于返回值具有不同的大小，== 检查的计算结果为真或假。如果 Derived1 确实是 Base1 的基，则选择 Small Test(Base1); 重载并且 isSubclassOfBase1 将为真。

由此扩展，您可以封装检查并执行静态断言以使其在编译时失败：

#include <boost/static_assert.hpp>

class A {};
class B: public A {};
class C {};

template<class Base, class Derived>
struct SubclassCheck
{
    typedef char Yes;
    class No { char dummy[2]; };

    static Yes Test(Base);
    static No Test(...);
    enum {
        Value = (sizeof(Test(*(Derived*)NULL)) == sizeof(Yes))
    };
};

#define CHECK_DERIVES(b,d)\
    BOOST_STATIC_ASSERT((SubclassCheck<b,d>::Value));

int
main()
{
    CHECK_DERIVES(A, B);
    // CHECK_DERIVES(A, C); // fails
}

您可以使用任何其他静态断言实现，不一定是 Boost 的。

Answer 3

是的，这是自动处理的，如果参数不支持您使用它执行的操作，则会导致编译错误。手动检查一个类型是否是另一种类型的子类型只能（AFAIK）在运行时完成，这比编译时晚远。我不知道你说的那个错误被检测到是什么意思，编译时间是最早的。此外，如果每个人都检查他们的模板参数的类型，STL 就不能使用指针以及实际的基于类的迭代器，并且几乎没有那么灵活。

至于让您的用户知道需求，只需在文档中提供即可。