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C++模板元一生之友之：std::enable_if

news 来源：原创 2024/9/21 8:31:21

你可以不懂模板元，但是你一定要懂enable_if, 因为你身边的朋友都悄悄地学会了enable_if，并且让别人读不懂自己看起来很高端的代码。

std::enable_if 是 C++11 引入的一个工具，用于在编译时进行条件选择。它主要用来实现模板的 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）机制，即在模板参数替换失败时不作为错误处理，而是选择其他可行的模板实例化。std::enable_if 常用于函数模板、类模板和重载中，以根据编译时条件启用或禁用特定的模板实例化。

`std::enable_if` 的基本用法

std::enable_if 位于 <type_traits> 头文件中，主要有两个模板参数：

一个布尔条件 B。
一个类型 T，默认值为 void。

如果 B 为 true，则 std::enable_if<B, T>::type 定义为 T；如果 B 为 false，则 std::enable_if<B, T>::type 没有定义。

template <bool _Test, class _Ty = void>
struct enable_if {}; // no member "type" when !_Testtemplate <class _Ty>
struct enable_if<true, _Ty> { // type is _Ty for _Testusing type = _Ty;
};

根据返回值选择模板

在如下示例中，foo 函数模板有两个重载版本，一个用于整数类型，一个用于浮点类型。std::enable_if 用于选择合适的模板实例化。【严格来说，这并不叫做函数重载版本，而是两个函数模板】

#include <type_traits>
#include <iostream>// 只在T是整数类型时启用此函数
template<typename T>
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, T>::type
foo(T value) {return value * 2;
}// 只在T是浮点类型时启用此函数
template<typename T>
typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value, T>::type
foo(T value) {return value * 0.5;
}int main() {std::cout << foo(10) << std::endl;    // 输出20std::cout << foo(10.5) << std::endl;  // 输出5.25return 0;
}

根据模板参数类型进行重载

在下面示例中，根据参数类型进行函数版本选择。

template<class T, typename std::enable_if_t<std::is_enum_v<T>, bool> = true >
void write(const T& t)
{std::cout << "write enum type" << std::endl;
}//函数模板如果写成下面形式，可能更容易理解，这里给模板参数默认值，是为了调用函数不必传两个模板参数。
//template<class T, typename std::enable_if_t<std::is_enum_v<T>, bool> Flag = true >template<class T, typename std::enable_if_t<!std::is_enum_v<T>, bool> = true>
void  write(const T& t)
{std::cout << "write non - enum typ" << std::endl;
}enum MyEnum
{ONE = 1,TWO = 2
};int main() {write(100); // write non - enum typMyEnum my_enum;write(my_enum); // write enum typereturn 0;
}

在类模板中的使用

std::enable_if 也可以在类模板中使用，以控制类模板的部分或全部实例化。在下面示例中，MyClass 类模板有两个特化版本：一个用于整数类型，一个用于浮点类型。std::enable_if 用于控制特化版本的选择。

#include <type_traits>
#include <iostream>// 只在T是整数类型时启用此类模板
template<typename T, typename Enable = void>
class MyClass;// 特化版本：T是整数类型时, 这里特化版也是MyClass<T, void>,但会优先匹配到这个特化版
template<typename T>
class MyClass<T, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type> {
public:
void display() {std::cout << "Integral type" << std::endl;
}
};// 特化版本：T是浮点类型时，这里特化版也是MyClass<T, void>,但会优先匹配到这个特化版
template<typename T>
class MyClass<T, typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type> {
public:
void display() {std::cout << "Floating point type" << std::endl;
}
};int main() {MyClass<int> intClass;intClass.display(); // 输出：Integral typeMyClass<double> floatClass;floatClass.display(); // 输出：Floating point typereturn 0;
}

std::enable_if 是一种强大的工具，用于在编译时根据条件启用或禁用模板实例化。这对于编写通用的、类型安全的模板代码非常有用。通过结合 std::enable_if 与类型特性（如 std::is_integral、std::is_floating_point 等），可以实现非常灵活的模板编程。