SFINAE 与 type_traits
SFINAE
替换失败不是错误 (Substitution Failure Is Not An Error)，此特性被用于模板元编程。
在函数模板的重载决议中应用此规则，当将模板形参替换为显式指定的类型或推导的类型失败时，从重载集中丢弃这个特化，而非导致编译失败。
type_traits
类型特性 定义一个编译时基于模板的结构，以查询或修改类型的属性，是一种类型萃取技术。
type_traits 在 C++ 中是基于 SFINAE 实现的，通过模板的偏特化来查询或者修改类型的属性，无运行时开销。
其核心是整数常量模板 integral_constant，MSVC 的实现如下：
template <class _Ty, _Ty _Val>
struct integral_constant { // convenient template for integral constant types
static constexpr _Ty value = _Val;
using value_type = _Ty;
using type = integral_constant;
constexpr operator value_type() const noexcept { // return stored value
return (value);
}
constexpr value_type operator()() const noexcept { // return stored value
return (value);
}
};
其实平平无奇，保存了类模板的类型和值而已，没有什么特殊的地方，现在将这个模板特化为bool类型
// ALIAS TEMPLATE bool_constant
template <bool _Val> using bool_constant = integral_constant<bool, _Val>;
using true_type = bool_constant<true>;
using false_type = bool_constant<false>;
bool_constant 的实参只能是 bool 类型， true_type 的 integral_constant::value 是true，false_type 的 value 是 false，构建 traits 的基础已经完成。
常见的几种 traits 的 SFINAE 应用
像 std::enable_if, is_same, remove_const, remove_reference 等这些是最常用的 traits，STL的代码中这些到处可见。
enable_if
根据编译期布尔常量隐藏一个函数重载或模板特化。
// STRUCT TEMPLATE enable_if
template <bool _Test, class _Ty = void>
struct enable_if { // type is undefined for assumed !_Test
};
template <class _Ty> struct enable_if<true, _Ty> { // type is _Ty for _Test
using type = _Ty;
};
template <bool _Test, class _Ty = void>
using enable_if_t = typename enable_if<_Test, _Ty>::type;
若 B 为 _Test ，则 std::enable_if 拥有等同于 T 的公开成员 typedef type (第二个模板实参)，否则，无该成员 typedef。
is_same
检测两个参数类型是否相同，如果相同特供 value 为 true，否则为false。实现简单，相同参数的继承 true_type, 不同参数的继承 false_type
// STRUCT TEMPLATE is_same
template <class _Ty1, class _Ty2>
struct is_same
: false_type { // determine whether _Ty1 and _Ty2 are the same type
};
template <class _Ty1>
struct is_same<_Ty1, _Ty1>
: true_type { // determine whether _Ty1 and _Ty2 are the same type
};
template <class _Ty, class _Uty>
constexpr bool is_same_v = is_same<_Ty, _Uty>::value;
remove_const
控制给定类型限定符是否存在。volatile 同理。
// STRUCT TEMPLATE remove_const
template <class _Ty> struct remove_const { // remove top level const qualifier
using type = _Ty;
};
template <class _Ty>
struct remove_const<const _Ty> { // remove top level const qualifier
using type = _Ty;
};
template <class _Ty> using remove_const_t = typename remove_const<_Ty>::type;
remove_reference
从给定类型移除引用，add_*value_reference 实现类似。
// STRUCT TEMPLATE remove_reference
template <class _Ty> struct remove_reference { // remove reference
using type = _Ty;
};
template <class _Ty> struct remove_reference<_Ty &> { // remove reference
using type = _Ty;
};
template <class _Ty>
struct remove_reference<_Ty &&> { // remove rvalue reference
using type = _Ty;
};
template <class _Ty>
using remove_reference_t = typename remove_reference<_Ty>::type;
其他需要编译器外挂的 traits
像上面这些都是可以通过库来实现的 traits，这种一般也比较简单的。其他的和类 枚举 虚函数 这些相关一般都要通过内建支持。
最先想到的就是 is_trivial，这种要通过库来实现就不可能了：
- 没有虚函数或虚基类；
- 由C++编译器提供默认的特殊成员函数（默认的构造函数、拷贝构造函数、移动构造函数、赋值运算符、移动赋值运算符和析构函数），并且最少有一个未弃置；
- 数据成员同样需要满足条件 1 和 2。
// STRUCT TEMPLATE is_trivial
template <class _Ty>
struct is_trivial
: bool_constant<__is_trivial(_Ty)> { // determine whether _Ty is trivial
};
__is_trivial 就是编译器的外挂了，traits 的这种实现一直秉持着能够库实现，绝不编译器去做的原则。
参考
- SFINAE, cppreference.com.
- std::is_trivial, cppreference.com.