成员函数检查：使用 C++11 特性实现编译时检查答案

【问题标题】：Member Function checking: Implement compilation-time checkings with C++11 features成员函数检查：使用 C++11 特性实现编译时检查
【发布时间】：2013-01-18 17:05:31
【问题描述】：

我已经读到 C++11 有足够的静态检查（编译时间），以便实现 C++11（已删除）的概念检查的很大一部分。 （我在最近的一个关于删除概念的问题的 cmets 中读到了这篇文章...... - 这个问题很快就被关闭了，因为没有建设性）。

下面的 C++03 代码仅检查类中是否存在成员函数（我的模板类希望在该类上工作）。以下是搜索的 4 个成员函数，我总是使用相同的模式：

一个typedef来定义函数原型的typedef
如果类型名 TExtension 没有定义这样的成员函数，或者如果它有不同的原型，则调用 static_cast 会中断编译

代码如下：

template <typename TExtension>
class
{
...
    void checkTemplateConcept()
    {
        typedef unsigned long (TExtension::*memberfunctionRequestedId)();
        static_cast<memberfunctionRequestedId>(&TExtension::getRequestId);

        typedef eDirection (TExtension::*memberfunctionDirection)();
        static_cast<memberfunctionDirection>(&TExtension::getDirection);

        typedef eDriveWay (TExtension::*memberfunctionDriveWay)();
        static_cast<memberfunctionDriveWay>(&TExtension::getDriveWay);

        typedef unsigned long (TExtension::*memberfunctionCycleId)();
        static_cast<memberfunctionCycleId>(&TExtension::getCycleId);
    }
}

这是我代码的某些部分，但它完全基于 C++03。我很乐意用那些新的 C++11 功能重写它......这里应该使用什么来代替？

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 c++-concepts

【解决方案1】：

使用 C++11，您可以让编译器打印带有 static_assert 的良好错误消息：

typedef unsigned long (TExtension::*required_type)();
typedef decltype(&TExtension::getRequestId) actual_type;

static_assert(std::is_same<required_type, actual_type>::value,
     "The type of getRequestId must be unsigned long (C::*)()");

现在如果成员函数的类型不匹配，编译器将打印这条有用的消息：

"The type of getRequestId must be unsigned long (C::*)()"

如果你愿意，你可以让它更具描述性。 :-)

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，在 C++11 中，SFINAE 被扩展为表达式，因此您可以定义像 is_t_extension 这样的特征来检测成员函数的存在，如下所示：

template<class... T>
struct holder
{
    typedef void type;
};

template<class T, class=void>
struct is_t_extension
: std::false_type
{};

template<class T, class=void>
struct is_t_extension<T, typename holder<
    decltype(std::declval<T>().getRequestId),
    decltype(std::declval<T>().getDirection),
    decltype(std::declval<T>().getDriveWay),
    decltype(std::declval<T>().getCycleId)
>::type>
: std::true_type
{};

现在这只是检查他们的存在。通过一些工作，您可以扩展上述内容以检测有效签名，或者您可以使用Tick 库来编写特征，这看起来更清晰：

TICK_TRAIT(is_t_extenstion)
{
    template<class T>
    auto requires_(T&& x) -> TICK_VALID(
        returns<unsigned long>(x.getRequestId),
        returns<eDirection>(x.getDirection),
        returns<eDriveWay>(x.getDriveWay),
        returns<unsigned long>(x.getCycleId)
    );
};

那么在你的课堂上你可以使用static_assert 来报告错误：

template <typename TExtension>
class foo
{
    static_assert(is_t_extension<TExtension>(), "Not a TExtension");
};

或者如果你想允许专业化，你可以使用TICK_CLASS_REQUIRES：

template <typename TExtension, class=void>
class foo;

template <typename TExtension>
class foo<TExtension, TICK_CLASS_REQUIRES(is_t_extension<TExtension>())>
{
    ...
};

【讨论】：