从模板类型而不是参数获取转发类型

Question

考虑以下函数：

template <class T>
constexpr /* something */ f(T&& x) {
    // do something
}

假设我想根据传递给名为myfunction 的函数的转发参数的类型来执行 sfinae。实现此目的的一种方法是：

template <class T>
constexpr auto f(T&& x) -> decltype(myfunction(std::forward<T>(x))) {
    // do something
}

除了这样做，有没有办法在模板级别做到这一点：

// This code won't compile
template <class T, class R = decltype(myfunction(std::forward<T>(x)))>
constexpr R f(T&& x) {
    // do something
}

除了我还没有访问x 的权限，所以这段代码无法编译。有没有办法仅基于T（可能使用std::declval）来实现这一点？

注意：这不是 X/Y 问题，这只是一个示例来说明这种情况发生的位置：我不知道如何在不访问变量的情况下进行 SFINAE 转发，因为对我来说std::forward 的行为是还是有点神秘。

Answer 1

是的，std::declval 确实是关键：

template <class T, class R = decltype(myfunction(std::declval<T>()))>
constexpr R f(T&& x) {
    // do something
}

这将是 SFINAE 输出或 R 将是选择 myfunction 的任何重载的返回类型。

您的问题让我觉得您需要重新了解引用折叠的工作原理；我建议阅读该领域的内容（this 似乎是一个很好的起点）。

Answer 2

std::forward() 与此问题无关。 constexpr 也没有。所以让我们从超级基础开始，一个只按值返回其参数的函数：

template <class T>
auto f(T x) -> decltype(x);

当然，我们可以只使用T，但这太简单了。现在的问题是，我们如何在保持 SFINAE 的同时将其提升为模板参数（当然这里显然没有可能的替换失败，但请耐心等待）：

template <class T, class R = decltype(x)>
R f(T x);

所以这不起作用，因为还没有x（或者更糟糕的是，在名称查找发现的其他地方还有一些不相关的x）。我们可以在尾随返回类型中使用参数名称，因为它们在范围内，但我们不能在默认模板参数中将它们用作表达式 SFINAE 的一部分，因为它们尚未在范围内。

但是因为这些是模板参数，我们不关心它们的值。我们只关心他们的类型。这不是评估表达式。所以我不需要x，我需要与x 具有相同类型的东西。首先可能是：

template <class T, class R = decltype(T{})>
R f(T x);

这可行...只要T 是默认可构造的。但是我正在编写一个模板，我不想对我不需要的类型做出假设。所以相反，我可以这样做：

template <class T> T make(); // never defined

template <class T, class R = decltype(make<T>())>
R f(T x);

现在我们有了T 类型的任意表达式，我们可以在decltype 的默认模板参数中使用它。虽然，我们仍然在make() 方面受到了一些限制 - 有些类型您不能从函数中按值返回（例如数组），因此添加它会更有用参考。而且我们需要一个比make 更不容易发生冲突的名称：

template <class T>
add_rvalue_reference<T> declval();

template <class T, class R = decltype(declval<T>())>
R f(T x);

这正是std::declval<T> 的重点——在未评估的上下文中为您提供T 类型的表达式。

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回到你原来的问题。对于如何从decltype(x) 到decltype(declval<T>())，我们使用相同的思维过程，但只是将其应用于不同的表达式。我们有myfunction(std::forward<T>(x))，而不是x。也就是说，我们使用与参数相同的类型调用myfunction：

template <class T, class R = decltype(myfunction(std::declval<T&&>()))>
R f(T&& x);

但是由于引用折叠规则，std::declval<T&&>实际上和std::declval<T>是同一个函数，所以我们可以这样写：

template <class T, class R = decltype(myfunction(std::declval<T>()))>
R f(T&& x);