仅在某些情况下实例化模板中使用 decltype 的函数定义

Question

作为理解 C++0x 的练习，我试图创建一个 C++ 类，它包装某种模板化类型的指针：

template <typename T>
class Wrapper {
    T *t;
    /* ... */
};

在 Wrapper 类内部，我想公开 T 可能通过 Wrapper 实现的任何重载运算符班级。包装器本身只是将函数调用转发到底层 t 对象。

template <typename U>
auto operator+(U &u) -> decltype (*t + u) {
    return *t + u;
}

问题是我不希望 Wrapper 暴露 T 可能无法实现的运算符。例如，如果 T 没有实现operator+，那么Wrapper 也不应该暴露operator+。

在operator+（以及任何二元运算）的情况下，一切都会顺利进行，因为运算符必然成为模板函数，因此只有在我们尝试调用例如Wrapper::operator+ 时才会被实例化。

然而，对于一元运算符（例如，++），没有明确的方法来保护运算符，以便当且仅当 T 实现运算符++ 时才实例化它。例如，此类中operator++ 的简单实现

auto operator++() -> decltype(++(*t)) {
    return ++(*t);
}

无法针对不支持operator++() 的T 进行编译。

根据我对标准的理解，如果我们有以下使用 Wrapper 的代码

class X { };
Wrapper<X> w;

，我们将实例化 Wrapper 和 Wrapper::operator++() 的声明，但不会实例化其定义，除非我们调用它（或显式实例化它）。通常这是可以的，因为 X::operator++ 的使用仅出现在 Wrapper::operator++() 的定义中。但是，由于 decltype，我们在声明中使用了 X::operator++，以便类型检查器检查 X::operator++ 是否存在，从而失败。

我们是否可以定义operator++()（以及通常使用decltype的任何此类转发函数），并使其具有实例化的属性，前提是底层对象也支持operator++()？或者考虑到模板实例化和 decltype 的语义，这是不可能实现的吗？

Answer 1

您可以将运算符声明为非成员模板：

template <typename T>
auto operator++(Wrapper<T>& arg) -> decltype(++*arg.t) {
    return ++*arg.t;
}

Answer 2

您还可以使用默认模板参数做一些技巧，只是为了使运算符的操作数具有依赖性

template<typename Trick = T>
auto operator++() -> decltype(++(static_cast<Trick&>(*t))) {
    return ++(*t);
}

，也许在中间有一个辅助函数

template<typename /* Ignored */, typename T> T &&id(T &&t) {
    return std::forward<T>(t);
}

template<typename Void = void>
auto operator++() -> decltype(++(*id<Void>(t))) {
    return ++(*t);
}

Answer 3

如果您能弄清楚如何将 std::enable_if 加入到运算符签名中，这里有一个元函数，用于检查例如 operator-> 是否存在：

#include <type_traits>

template<typename T, typename R>
inline R* has_deref_opr_sfinae_impl_helper(R (T::*)()) { return 0; }

template<typename T, typename R>
inline R* has_deref_opr_sfinae_impl_helper(R (T::*)() const) { return 0; }

template<
    typename T,
    bool IsPointer =
        std::is_pointer<T>::value &&
        !std::is_same<
            typename std::remove_cv<
                typename std::remove_pointer<
                    typename std::remove_cv<T>::type
                >::type
            >::type,
            void
        >::value
>
class has_deref_opr
{
    template<
        typename U,
        typename R = decltype(has_deref_opr_sfinae_impl_helper(&U::operator->))
    >
    struct sfinae_impl { };

    typedef char true_t;
    struct false_t { true_t f[2]; };

    template<typename U>
    static true_t check(U*, sfinae_impl<U>* = 0);
    template<typename U>
    static false_t check(...);

public:
    static bool const value = sizeof(check<T>(0)) == sizeof(true_t);
};

template<typename T>
class has_deref_opr<T, true>
{
public:
    static bool const value = true;
};

一些注意事项：

• 我用 GC 4.4.1 进行了测试，它不喜欢 has_deref_opr_sfinae_impl_helper 位于 has_deref_opr 内部，不知道为什么。也许这在最新版本的 GCC
• VC++ 2010 SP1 中发生了变化，由于模板实例化错误，我无法找到解决方法，因此无法编译此错误：-[

希望这会有所帮助。