CRTP - 从基类检查派生的是否满足要求

Question

奇怪地重复出现的模板模式可以用来实现一种静态多态性。例如：

#include <iostream>

template<
 class Derived
>
struct Base
{
    static void print ( )
    {
        std::cout << Derived::number_to_print << '\n';
    }
};

struct Derived final :
    Base<
     Derived
    >
{
    static constexpr unsigned int number_to_print = 27;
};

int main ( )
{
    Derived::print();
}

这符合预期并打印27。

现在，我想对基类添加检查以断言派生类满足某些要求。在上面给出的示例中，此类检查可能是：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<
 class Derived
>
struct Base
{
    // --- Checks begin
    static_assert( std::is_same<
         decltype(Derived::number_to_print),
         unsigned int
        >::value,
        "static member `number_to_print' should be of type `unsigned int'" );
    // --- Checks end

    static void print ( )
    {
        std::cout << Derived::number_to_print << '\n';
    }
};

struct Derived final :
    Base<
     Derived
    >
{
    static constexpr unsigned int number_to_print = 27;
};

int main ( )
{
    Derived::print();
}

这是行不通的，因为在Base<Derived> 被实例化时，Derived 只是被前向声明的，也就是说，它是不完整的，除了它是一个结构体这一事实之外，它一无所知。

我一直在摸不着头脑，因为我认为这些检查可能对基类的用户有所帮助，但还没有找到任何方法来做到这一点。

有可能吗？如果可以，怎么做？

Answer 1

作为noted by Kerrek SB，您可以将静态断言移动到成员函数的主体中。

并且，当您将功能作为非static 成员函数而不是当前的static 成员函数提供时，您可以让断言函数体成为构造函数的主体。

例如

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;

#define STATIC_ASSERT( e ) static_assert( e, #e " // <- is required" )

template< class A, class B >
constexpr auto is_same_() -> bool { return std::is_same<A, B>::value; }

template< class Derived >
struct Base
{
    Base()
    {
        STATIC_ASSERT((
            is_same_< remove_cv_t< decltype( Derived::number_to_print ) >, int >()
            ));
    }

    void print() const
    {
        std::cout << Derived::number_to_print << '\n';
    }
};

struct Derived final
    : Base< Derived >
{
    static constexpr int number_to_print = 27;
};

auto main()
    -> int
{
    Derived::Base().print();
}

Answer 2

作为一个肮脏的技巧，您可以将静态断言移动到成员函数的主体中。由于成员函数定义有效地立即出现在类定义之后，Derived 的类型在成员函数体内是完整的。

请注意，类模板的成员函数本身就是函数模板，因此它们只有在使用时才会被实例化（或者如果类模板被显式实例化）。

Answer 3

作为一种替代方法（其他答案确实很好），您可以使用私有方法并依赖 sfinae：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<class Derived>
struct Base {
    static void print ( ) {
        print<Derived>();
    }

private:
    template<class D>
    static
    std::enable_if_t<std::is_same<std::remove_cv_t<decltype(D::N)>, unsigned int>::value>
    print() {
       std::cout << D::N << '\n';
    }
};

struct Derived final: Base<Derived> {
    static constexpr unsigned int N = 27;
};

int main ( ) {
    Derived::print();
}

只有当你实际使用print时才会出现这种错误。