仅接受某个类的继承人的模板函数答案

【问题标题】：Template function that accepts only heirs of some class仅接受某个类的继承人的模板函数
【发布时间】：2014-12-20 02:35:17
【问题描述】：

在 C++ 中，假设我有一些类 mom。我知道我可以制作一个接受任何类的模板函数，例如：

template <class T> void Iacceptanything(T x)
{
  // Do something
}

现在，这很好用，但我想创建一个更严格的模板类，它接受从类mom 继承的任何类型为T。我想过让函数接受mom 作为唯一的参数类型，但是在那个函数中我需要用参数构建一个模板对象，因此我需要保留它的类型（即，我的对象不应该被“修剪”下降”到只是它是mom的继承人）。

我需要的是这样的：

template <class T:mom> void Iacceptonlysonsofmom(T x)
{
    // Do something
}

这可能吗？

【问题讨论】：

您可以使用std::enable_if 或static_assert()，但我建议不要限制模板参数；如果您使用一些依赖于mom 的功能，那么模板将无法与其他对象进行实例化（除非它们提供兼容的接口——如果它们提供了兼容的接口，那么为什么它会对您产生任何影响？），但如果您不这样做'没有理由将其限制为仅适用于 mom 对象。

标签： c++ templates inheritance

【解决方案1】：

使用std::enable_if 和std::is_base_of。

#include <type_traits>
#include <iostream>

class Base { };
class Derived : public Base { };
class NotDerived { };

// If the return type of foo() is not void, add where indicated.
template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_base_of<Base, T>::value /*, some_type*/>::type
foo(T) {
    std::cout << "Derived from Base." << std::endl;
}

// If the return type of foo() is not void, add where indicated.
template <typename T>
typename std::enable_if<!std::is_base_of<Base, T>::value /*, some_type*/>::type
foo(T) {
    std::cout << "Not derived from Base." << std::endl;
}

int
main() {
    Derived d;
    NotDerived nd;

    foo(d);
    foo(nd);
}

【讨论】：

您可以删除std::enable_if 的显式第二个参数，因为它默认为void

【解决方案2】：

像这样使用std::enable_if 和std::is_base_of：

template <typename T, typename = enable_if<is_base_of<mom, T>::value>::type>
void Iacceptonlysonsofmom(T x)
{
}

如果你不能使用C++11，你可以使用Boost的enable_if_c和is_base_of来达到同样的效果。在上面的代码中，您需要将 enable_if 替换为 enable_if_c 并确保使用适当的命名空间。

【讨论】：

【解决方案3】：

正如其他人建议的那样，您可以使用enable_if 和SFINAE (Substition Failure Is Not An Error)，但这可能会出现问题。它在编译器中可能很脆弱，如果处理不当可能会导致 ODR 出现问题，可能会导致与从其他范围 (ADL) 中提取的函数发生冲突，并且可能不是最佳选择。

您确实有几个替代选项，它们不那么变化无常，并且可能使您的代码更易于理解和维护。一种选择（如 cmets 中所述）是使用 static_assert 和 is_base_of。这是迄今为止（恕我直言）您想要完成的最简单的解决方案。如果类型不是基类 Mom 或派生自它，这种方法允许您维护函数的单个实现并强制编译时失败。

#include <type_traits>

struct Mom { };
struct Child : Mom { };
struct Uncle { };

template <typename T>
void AcceptOnlyMomAndChildren(T)
{
    static_assert(std::is_base_of<Mom, T>::value, "Not derived from Base.");
}

int main()
{
    Child child;
    Uncle uncle;

    AcceptOnlyMomAndChildren(child);
    AcceptOnlyMomAndChildren(uncle);    //  Fails
}

如果您需要提供多个函数来处理不是从特定基类派生的类型，使用标签调度可能更有意义。这在编译器中的变化要小得多，而且必须更容易理解。如果您需要为派生自 mom 的类型提供特殊处理（在您的示例中），它也可以轻松扩展。

#include <type_traits>
#include <iostream>

struct Mom { };
struct Child : Mom { };
struct Uncle { };

template <typename T>
void Func(T&, std::true_type)
{
    std::cout << "Derived from Base." << std::endl;
}

template <typename T>
void Func(T&, std::false_type)
{
    std::cout << "Not derived from Base." << std::endl;
}

template <typename T>
void Func(T& arg)
{
    Func(
        arg,
        typename std::conditional<
            std::is_base_of<Mom, T>::value,
            std::true_type, std::false_type>::type());
}


int main()
{
    Child child;
    Uncle uncle;

    Func(child);
    Func(uncle);
}

在上面的示例中，std::conditional 用于指定附加参数的类型，以确定调用 Func 的哪个实现。如有必要，您可以将其替换为您自己的类型特征方案以支持其他实现。

【讨论】：