转换函数，std::is_base_of 和虚假的不完整类型：替换失败是一个错误

Question

我正在尝试实现转换函数运算符，并使用 std::is_base_of 来限制适用范围，但我遇到了问题。

#include <type_traits>

class Spurious;

class MyClassBase {};

template< typename T >
class MyClass: public MyClassBase {
public:
    template< typename U, std::enable_if_t< std::is_base_of<MyClassBase, U>::value, bool> = true >
    operator U () const {
        return U{}; // Complex initialization omitted for brevity
    }
};

class MyBool: public MyClass< bool > {};
class MyInt: public MyClass< int > {};

int do_stuff( int i, Spurious const & obj);
int do_stuff( int i, MyBool const & obj) {
    return i;
}

int main() {
    MyInt const obj;
    return do_stuff( 3, obj );
}

存在 Spurious 和相关函数定义意味着我在 is_base_of 实现中遇到编译器错误（compiler explorer；GCC：error: invalid use of incomplete type 'const class Spurious'Clang:error: incomplete type 'Spurious' used in type trait expression）。

我明白为什么你不能 is_base_of 一个不完整的类型，但我不太明白为什么“替换失败不是错误”在这里不适用。我原以为在模板扩展期间尝试 is_base_of 不完整类型会导致编译器中止转换尝试并继续下一个函数定义。这就是这里 is_base_of 语句的全部要点：忽略与模式不匹配的类。

不过，我的主要问题不是“为什么”，而是“下一步是什么”。有什么解决方法吗？是否有某种方法可以忽略诸如 Spurious 之类的东西，而不需要在此编译单元中完全定义它们？理想情况下，我只需修改转换运算符的定义（例如 SFINAE 模板参数）即可使其工作。

Answer 1

这不是 SFINAE，它肯定适用于不完整的类型：

template<class T,bool=false>
struct size : std::integral_constant<std::size_t,0> {};
template<class T>
struct size<T,!sizeof(T)> : std::integral_constant<std::size_t,sizeof(T)> {};
static_assert(size<char>::value==1);  // OK

struct A;
static_assert(size<A>::value==0);  // OK
struct A {};
static_assert(size<A>::value==0);  // OK!

这里的问题是std::is_base_of 具有“未定义的行为”（阅读：使用它会使程序格式错误，不需要诊断）如果这两种类型都是非联合类类型并且后者是不完整的。 SFINAE 没有涵盖这两个方面，因为它不在立即上下文中，而且因为它是 NDR。

这些编译器选择拒绝代码，这样做的好处是可以防止意外，例如上面的// OK!。

您可以使用直接 SFINAE 方法避免此问题：

template< typename T >
class MyClass: public MyClassBase {
public:
    template< typename U, std::enable_if_t<
        (sizeof(U), std::is_base_of<MyClassBase, U>::value), bool> = true >
    operator U () const {
        return U{}; // Complex initialization omitted for brevity
    }
};

如果U 不完整，则模板参数的类型存在直接替换错误，这阻止实例化std::is_base_of 特化，即IFNDR。请注意，以这种方式在 SFINAE 中使用不完整类型仍然是相当危险，因为在相关类型完整的上下文中实例化的相同特化可能会产生不同的行为（也是 IFNDR，每 [temp.point]/7)。