如何检测类中是否存在特定的成员变量？

Question

为了创建算法模板函数，我需要知道作为模板参数的类中的 x 或 X （以及 y 或 Y）。 当我将我的函数用于 MFC CPoint 类或 GDI+ PointF 类或其他一些类时，它可能很有用。 它们都使用不同的 x 。 我的解决方案可以简化为以下代码：

template<int> struct TT {typedef int type;};
template<class P> bool Check_x(P p, typename TT<sizeof(&P::x)>::type b = 0) { return true; }
template<class P> bool Check_x(P p, typename TT<sizeof(&P::X)>::type b = 0) { return false; }

struct P1 {int x; };
struct P2 {float X; };
// it also could be struct P3 {unknown_type X; };

int main()
{
    P1 p1 = {1};
    P2 p2 = {1};

    Check_x(p1); // must return true
    Check_x(p2); // must return false

    return 0;
}

但它不在 Visual Studio 中编译，而在 GNU C++ 中编译。 使用 Visual Studio，我可以使用以下模板：

template<class P> bool Check_x(P p, typename TT<&P::x==&P::x>::type b = 0) { return true; }
template<class P> bool Check_x(P p, typename TT<&P::X==&P::X>::type b = 0) { return false; }

但它不能在 GNU C++ 中编译。 有通用的解决方案吗？

UPD：这里的结构P1和P2仅作为示例。 可能存在任何具有未知成员的类。

PS 请不要在这里发布 C++11 解决方案，因为它们很明显并且与问题无关。

Answer 1

这是一个比 更简单的解决方案
Johannes Schaub - litb 的一个。 它需要 C++11。

#include <type_traits>

template <typename T, typename = int>
struct HasX : std::false_type { };

template <typename T>
struct HasX <T, decltype((void) T::x, 0)> : std::true_type { };

更新：一个简单的示例及其工作原理的解释。

对于这些类型：

struct A { int x; };
struct B { int y; };

我们有 HasX::value == true 和 HasX::value == false。 让我们看看为什么。

首先回想一下 std::false_type 和 std::true_type 有一个名为 value 的 static constexpr bool 成员，它是分别设置为 false 和 true。 因此，上面的两个模板HasX继承了这个成员。 （第一个模板来自 std::false_type，第二个模板来自 std::true_type。）

让我们从简单的开始，然后逐步进行，直到我们到达上面的代码。

1）起点：

template <typename T, typename U>
struct HasX : std::false_type { };

在这种情况下，没有什么奇怪的：HasX派生自std::false_type，因此HasX::value == false 和 HasX::value == false。

2）默认U：

// Primary template
template <typename T, typename U = int>
struct HasX : std::false_type { };

鉴于U默认为int，Has实际上意味着HasX< ;bool, int> 因此，HasX::value == HasX::value == false。

3) 添加专门化：

// Primary template
template <typename T, typename U = int>
struct HasX : std::false_type { };

// Specialization for U = int
template <typename T>
struct HasX<T, int> : std::true_type { };

一般来说，由于主要模板，HasX 派生自 std::false_type。 然而，U = int 存在一个特化，它派生自 std::true_type。 因此，HasX::value == false 但HasX::value == true。

感谢 U 的默认设置，HasX::value == HasX::value == true。

4) decltype 和一种奇特的表达方式 int：

这里有点离题，但是请耐心听我说。

基本上（这并不完全正确），decltype(expression) 生成表达式 的类型。 例如，0 的类型为 int，因此，decltype(0) 表示 int。 类似地，1.2 具有类型 double，因此，decltype(1.2) 表示 double。

考虑一个具有以下声明的函数：

char func(foo, int);

其中 foo 是某种类类型。 如果 f 是 foo 类型的对象，则 decltype(func(f, 0)) 表示 char ( func(f, 0) 返回的类型）。

现在，表达式 (1.2, 0) 使用（内置）逗号运算符，该运算符按顺序计算两个子表达式（即，首先是 1.2，然后是 < code>0)，丢弃第一个值并产生第二个值。 因此，

int x = (1.2, 0);

相当于

int x = 0;

将其与 decltype 放在一起，得出 decltype(1.2, 0) 表示 int。 这里的 1.2 或 double 没有什么特别之处。 例如，true 的类型为 bool，而 decltype(true, 0) 也表示 int。

班级类型怎么样？ 例如，decltype(f, 0) 是什么意思？ 很自然地期望这仍然意味着int，但情况可能并非如此。 事实上，逗号运算符可能存在重载，类似于上面的函数 func，它接受一个 foo 和一个 int 并返回一个 字符。 在本例中，decltype(foo, 0) 是 char。

我们如何避免使用逗号运算符的重载？ 嗯，没有办法重载 void 操作数的逗号运算符，我们可以将任何内容转换为 void。 因此，decltype((void) f, 0) 表示 int。 事实上，(void) f 将 f 从 foo 转换为 void，它基本上什么也不做，只是说表达式必须被视为具有 void 类型。 然后使用内置运算符逗号，((void) f, 0) 结果为0，其类型为int。 因此，decltype((void) f, 0) 表示 int。

这个演员阵容真的有必要吗？ 好吧，如果采用 foo 和 int 的逗号运算符没有重载，那么就没有必要。 我们可以随时检查源代码，看看是否有这样的运算符。 但是，如果这出现在模板中，并且 f 的类型为 V （模板参数），那么就不再清楚（甚至不可能知道）是否存在这种重载逗号运算符是否存在。 为了通用，我们无论如何都会进行投射。

底线：decltype((void) f, 0) 是表示 int 的一种奇特方式。

5) SFINAE：

这是一门完整的科学；-) 好吧，我有点夸张，但它也不是很简单。 所以我会将解释保持在最低限度。

SFINAE 代表替换失败不是错误。 这意味着当模板参数被类型替换时，可能会出现非法的 C++ 代码，但是，在某些情况，编译器不会中止编译，而是简单地忽略有问题的代码，就好像它不存在一样。 让我们看看它如何应用于我们的案例：

// Primary template
template <typename T, typename U = int>
struct HasX : std::false_type { };

// Specialization for U = int
template <typename T>
struct HasX <T, decltype((void) T::x, 0)> : std::true_type { };

在这里，decltype((void) T::x, 0) 是表示 int 的一种奇特方式，但有以下好处： SFINAE 的。

当 T 被类型替换时，可能会出现无效的构造。 例如，bool::x 不是有效的 C++，因此在 T::x 中用 bool 替换 T产生无效的构造。 根据 SFINAE 原则，编译器不会拒绝代码，它只是忽略（部分）它。 更准确地说，正如我们所见，HasX 实际上意味着 HasX。 应选择 U = int 的特化，但在实例化它时，编译器会找到 bool::x 并完全忽略模板特化，就好像它不存在一样。

此时，代码与上面情况 (2) 中的代码基本相同，其中仅存在主模板。 因此，HasX::value == false。

用于 bool 的相同参数也适用于 B，因为 B::x 是一个无效的构造（B 没有成员x）。 但是，A::x 是可以的，并且编译器在实例化 U = int 的特化（或者更准确地说，对于 U = decltype( (void)A::x, 0))。 因此，HasX::value == true。

6) 取消命名U：

好吧，再次查看(5)中的代码，我们发现名称U除了在其声明中之外没有在任何地方使用(typename U）。 然后，我们可以取消第二个模板参数的命名，并获得本文顶部显示的代码。

Answer 2

另一种方法是这种方法，它依赖于 SFINAE表达式也是如此。 如果名称查找导致歧义，编译器将拒绝该模板。

template<typename T> struct HasX { 
    struct Fallback { int x; }; // introduce member name "x"
    struct Derived : T, Fallback { };

    template<typename C, C> struct ChT; 

    template<typename C> static char (&f(ChT<int Fallback::*, &C::x>*))[1]; 
    template<typename C> static char (&f(...))[2]; 

    static bool const value = sizeof(f<Derived>(0)) == 2;
}; 

struct A { int x; };
struct B { int X; };

int main() { 
    std::cout << HasX<A>::value << std::endl; // 1
    std::cout << HasX<B>::value << std::endl; // 0
}

它基于 usenet 上某人的绝妙想法。

注意：HasX 检查任何名为 x 的任意类型的数据或函数成员。 引入成员名称的唯一目的是使成员名称查找可能存在歧义 - 成员的类型并不重要。

Answer 3

我从一个 问题 重定向到这里，该问题已关闭为这是这个的副本。 我知道这是一个旧线程，但我只是想建议一个与 C++11 一起使用的替代（更简单？）实现。 假设我们要检查某个类是否有一个名为 id 的成员变量：

#include <type_traits>

template<typename T, typename = void>
struct has_id : std::false_type { };

template<typename T>
struct has_id<T, decltype(std::declval<T>().id, void())> : std::true_type { };

就是这样。 以下是它的使用方式（实例） ：

#include <iostream>

using namespace std;

struct X { int id; };
struct Y { int foo; };

int main()
{
    cout << boolalpha;
    cout << has_id<X>::value << endl;
    cout << has_id<Y>::value << endl;
}

使用几个宏可以使事情变得更加简单：

#define DEFINE_MEMBER_CHECKER(member) \
    template<typename T, typename V = bool> \
    struct has_ ## member : false_type { }; \
    template<typename T> \
    struct has_ ## member<T, \
        typename enable_if< \
            !is_same<decltype(declval<T>().member), void>::value, \
            bool \
            >::type \
        > : true_type { };

#define HAS_MEMBER(C, member) \
    has_ ## member<C>::value

可以这样使用：

using namespace std;

struct X { int id; };
struct Y { int foo; };

DEFINE_MEMBER_CHECKER(foo)

int main()
{
    cout << boolalpha;
    cout << HAS_MEMBER(X, foo) << endl;
    cout << HAS_MEMBER(Y, foo) << endl;
}

Answer 4

我们可以使用 C++20 require 表达式 来解决这个问题。 h/t 发送给 @lefticus，他最近在 C++ Weekly - Ep 242 - C++20 中的内省设计（概念 + if constexpr：

#include <iostream>

struct P1 {int x;};
struct P2 {float X;};

bool has_x(const auto &obj) {
    if constexpr (requires {obj.x;}) {
      return true;
    } else
      return false;
}

int main()
{
    P1 p1 = {1};
    P2 p2 = {1};

    std::cout << std::boolalpha << has_x(p1) << "\n"; 
    std::cout << has_x(p2) << "\n"; 

    return 0;
}

你可以看到它 住在这里。

Answer 5

更新：我最近对我在原始答案中发布的代码做了更多操作，因此我正在更新它以考虑更改/添加。

以下是一些使用片段：
*所有这一切的核心是

检查给定类中的成员x。 可以是 var、func、class、union 或 enum：

CREATE_MEMBER_CHECK(x);
bool has_x = has_member_x<class_to_check_for_x>::value;

检查成员函数 void x()：

//Func signature MUST have T as template variable here... simpler this way :\
CREATE_MEMBER_FUNC_SIG_CHECK(x, void (T::*)(), void__x);
bool has_func_sig_void__x = has_member_func_void__x<class_to_check_for_x>::value;

检查成员变量 x：

CREATE_MEMBER_VAR_CHECK(x);
bool has_var_x = has_member_var_x<class_to_check_for_x>::value;

检查成员类x：

CREATE_MEMBER_CLASS_CHECK(x);
bool has_class_x = has_member_class_x<class_to_check_for_x>::value;

检查成员联合x：

CREATE_MEMBER_UNION_CHECK(x);
bool has_union_x = has_member_union_x<class_to_check_for_x>::value;

检查成员枚举x：

CREATE_MEMBER_ENUM_CHECK(x);
bool has_enum_x = has_member_enum_x<class_to_check_for_x>::value;

检查任何成员函数x，无论签名如何：

CREATE_MEMBER_CHECK(x);
CREATE_MEMBER_VAR_CHECK(x);
CREATE_MEMBER_CLASS_CHECK(x);
CREATE_MEMBER_UNION_CHECK(x);
CREATE_MEMBER_ENUM_CHECK(x);
CREATE_MEMBER_FUNC_CHECK(x);
bool has_any_func_x = has_member_func_x<class_to_check_for_x>::value;

或

CREATE_MEMBER_CHECKS(x);  //Just stamps out the same macro calls as above.
bool has_any_func_x = has_member_func_x<class_to_check_for_x>::value;

详细信息和核心：

/*
    - Multiple inheritance forces ambiguity of member names.
    - SFINAE is used to make aliases to member names.
    - Expression SFINAE is used in just one generic has_member that can accept
      any alias we pass it.
*/

template <typename... Args> struct ambiguate : public Args... {};

template<typename A, typename = void>
struct got_type : std::false_type {};

template<typename A>
struct got_type<A> : std::true_type {
    typedef A type;
};

template<typename T, T>
struct sig_check : std::true_type {};

template<typename Alias, typename AmbiguitySeed>
struct has_member {
    template<typename C> static char ((&f(decltype(&C::value))))[1];
    template<typename C> static char ((&f(...)))[2];

    //Make sure the member name is consistently spelled the same.
    static_assert(
        (sizeof(f<AmbiguitySeed>(0)) == 1)
        , "Member name specified in AmbiguitySeed is different from member name specified in Alias, or wrong Alias/AmbiguitySeed has been specified."
    );

    static bool const value = sizeof(f<Alias>(0)) == 2;
};

宏（El Diablo！）：

CREATE_MEMBER_CHECK：

//Check for any member with given name, whether var, func, class, union, enum.
#define CREATE_MEMBER_CHECK(member)                                         \
                                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>                             \
struct Alias_##member;                                                      \
                                                                            \
template<typename T>                                                        \
struct Alias_##member <                                                     \
    T, std::integral_constant<bool, got_type<decltype(&T::member)>::value>  \
> { static const decltype(&T::member) value; };                             \
                                                                            \
struct AmbiguitySeed_##member { char member; };                             \
                                                                            \
template<typename T>                                                        \
struct has_member_##member {                                                \
    static const bool value                                                 \
        = has_member<                                                       \
            Alias_##member<ambiguate<T, AmbiguitySeed_##member>>            \
            , Alias_##member<AmbiguitySeed_##member>                        \
        >::value                                                            \
    ;                                                                       \
}

CREATE_MEMBER_VAR_CHECK：

//Check for member variable with given name.
#define CREATE_MEMBER_VAR_CHECK(var_name)                                   \
                                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>                             \
struct has_member_var_##var_name : std::false_type {};                      \
                                                                            \
template<typename T>                                                        \
struct has_member_var_##var_name<                                           \
    T                                                                       \
    , std::integral_constant<                                               \
        bool                                                                \
        , !std::is_member_function_pointer<decltype(&T::var_name)>::value   \
    >                                                                       \
> : std::true_type {}

CREATE_MEMBER_FUNC_SIG_CHECK：

//Check for member function with given name AND signature.
#define CREATE_MEMBER_FUNC_SIG_CHECK(func_name, func_sig, templ_postfix)    \
                                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>                             \
struct has_member_func_##templ_postfix : std::false_type {};                \
                                                                            \
template<typename T>                                                        \
struct has_member_func_##templ_postfix<                                     \
    T, std::integral_constant<                                              \
        bool                                                                \
        , sig_check<func_sig, &T::func_name>::value                         \
    >                                                                       \
> : std::true_type {}

CREATE_MEMBER_CLASS_CHECK：

//Check for member class with given name.
#define CREATE_MEMBER_CLASS_CHECK(class_name)               \
                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>             \
struct has_member_class_##class_name : std::false_type {};  \
                                                            \
template<typename T>                                        \
struct has_member_class_##class_name<                       \
    T                                                       \
    , std::integral_constant<                               \
        bool                                                \
        , std::is_class<                                    \
            typename got_type<typename T::class_name>::type \
        >::value                                            \
    >                                                       \
> : std::true_type {}

CREATE_MEMBER_UNION_CHECK

//Check for member union with given name.
#define CREATE_MEMBER_UNION_CHECK(union_name)               \
                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>             \
struct has_member_union_##union_name : std::false_type {};  \
                                                            \
template<typename T>                                        \
struct has_member_union_##union_name<                       \
    T                                                       \
    , std::integral_constant<                               \
        bool                                                \
        , std::is_union<                                    \
            typename got_type<typename T::union_name>::type \
        >::value                                            \
    >                                                       \
> : std::true_type {}

：

//Check for member enum with given name.
#define CREATE_MEMBER_ENUM_CHECK(enum_name)                 \
                                                            \
template<typename T, typename = std::true_type>             \
struct has_member_enum_##enum_name : std::false_type {};    \
                                                            \
template<typename T>                                        \
struct has_member_enum_##enum_name<                         \
    T                                                       \
    , std::integral_constant<                               \
        bool                                                \
        , std::is_enum<                                     \
            typename got_type<typename T::enum_name>::type  \
        >::value                                            \
    >                                                       \
> : std::true_type {}

CREATE_MEMBER_ENUM_CHECK： CREATE_MEMBER_FUNC_CHECK：

//Check for function with given name, any signature.
#define CREATE_MEMBER_FUNC_CHECK(func)          \
template<typename T>                            \
struct has_member_func_##func {                 \
    static const bool value                     \
        = has_member_##func<T>::value           \
        && !has_member_var_##func<T>::value     \
        && !has_member_class_##func<T>::value   \
        && !has_member_union_##func<T>::value   \
        && !has_member_enum_##func<T>::value    \
    ;                                           \
}

CREATE_MEMBER_CHECKS：

//Create all the checks for one member.  Does NOT include func sig checks.
#define CREATE_MEMBER_CHECKS(member)    \
CREATE_MEMBER_CHECK(member);            \
CREATE_MEMBER_VAR_CHECK(member);        \
CREATE_MEMBER_CLASS_CHECK(member);      \
CREATE_MEMBER_UNION_CHECK(member);      \
CREATE_MEMBER_ENUM_CHECK(member);       \
CREATE_MEMBER_FUNC_CHECK(member)

Answer 6

Boost.ConceptTraits 提供了一些宏来定义类型特征，例如 BOOST_TT_EXT_DEFINE_HAS_MEMBER(name)，它定义了以下形式的类型特征：

has_member_##name<T>

如果 T 具有名为 的成员类型，则返回 true。 但请注意，这不会检测引用类型成员。

在您的情况下，添加头文件

BOOST_TT_EXT_DEFINE_HAS_MEMBER_TYPE(x)

并进行如下检查

BOOST_STATIC_ASSERT(has_member_x<P1>::value);

就足够了。所使用的技术与前面一些答案中解释的技术相同。

不幸的是这个库不再被维护。 现在 C++0x 将不包含概念，该库与 SFINAE 一起是处理大多数概念的完美替代品。

Answer 7

为什么不使用这样的专业化：

struct P1 {int x; };
struct P2 {int X; };

template<class P> 
bool Check_x(P p) { return true; }

template<> 
bool Check_x<P2>(P2 p) { return false; }

Answer 8

函数 (x, X, y, Y) 是否来自抽象基类，或者可以将它们重构为抽象基类吗？ 如果是这样，您可以使用现代 C++ 设计中的 SUPERSUBCLASS() 宏，以及这个问题的答案中的想法：

基于编译时类型的调度

Answer 9

为什么不直接创建 Check_x 的模板专业化？

template<> bool Check_x(P1 p) { return true; }
template<> bool Check_x(P2 p) { return false; }

哎呀，当我想到这一点时。 如果您只有两种类型，为什么还需要模板呢？

Answer 10

我们可以在编译时获得：0 - not_member, 1 - is_object, 2 - is_function 对于每个所需的类和成员 - 对象或函数：http://ideone.com/Fjm9u5

#include <iostream>
#include <type_traits>

#define IS_MEMBER(T1, M)    \
struct {        \
    struct verystrangename1 { bool M; };    \
    template<typename T> struct verystrangename2 : verystrangename1, public T { }; \
    \
    enum return_t { not_member, is_object, is_function }; \
    template<typename T, typename = decltype(verystrangename2<T>::M)> constexpr return_t what_member() { return not_member;  }  \
    template<typename T> typename std::enable_if<std::is_member_object_pointer<decltype(&T::M)>::value, return_t>::type constexpr what_member() { return is_object; }   \
    template<typename T> typename std::enable_if<std::is_member_function_pointer<decltype(&T::M)>::value, return_t>::type constexpr what_member() { return is_function; }   \
    constexpr operator return_t() { return what_member<T1>(); } \
}

struct t {
    int aaa;
    float bbb;
    void func() {}
};

// Can't be in function
IS_MEMBER(t, aaa) is_aaa_member_of_t;
IS_MEMBER(t, ccc) is_ccc_member_of_t;
IS_MEMBER(t, func) is_func_member_of_t;

// known at compile time
enum { const_is_aaa_member_of_t = (int)is_aaa_member_of_t };
static constexpr int const_is_func_member_of_t = is_func_member_of_t;

int main() {        
    std::cout << std::boolalpha << "0 - not_member, 1 - is_object, 2 - is_function \n\n" <<
        "is aaa member of t = " << is_aaa_member_of_t << std::endl << 
        "is ccc member of t = " << is_ccc_member_of_t << std::endl << 
        "is func member of t = " << is_func_member_of_t << std::endl << 
        std::endl;

    return 0;
}

结果：

0 - not_member, 1 - is_object, 2 - is_function 

is aaa member of t = 1
is ccc member of t = 0
is func member of t = 2

对于类/结构：

struct t {
    int aaa;
    float bbb;
    void func() {}
};