面试题：C++ 中 SFINAE 与类型特征结合在模板元编程的应用

Question

假设我们有一个模板类 `MyTypeTraits` 用于判断某个类型是否为整数类型，基于此类型特征，使用 SFINAE 实现一个模板函数 `processType`，当传入的类型为整数时，函数打印该整数的平方；当传入的类型不是整数时，函数打印提示信息 'Type is not an integer'。请详细写出 `MyTypeTraits` 和 `processType` 的实现代码，并解释每一步的作用。

Answer 1

#include <iostream>
#include <type_traits>

// 定义类型特征模板类 MyTypeTraits
template <typename T>
struct MyTypeTraits {
    // 如果 T 是整数类型，isInteger 为 true_type，否则为 false_type
    static const bool isInteger = std::is_integral<T>::value; 
};

// 使用 SFINAE 实现 processType 模板函数
template <typename T, typename = std::enable_if_t<MyTypeTraits<T>::isInteger>>
void processType(T num) {
    // 当 T 是整数类型时，打印该整数的平方
    std::cout << num * num << std::endl; 
}

template <typename T, typename = std::enable_if_t<!MyTypeTraits<T>::isInteger>>
void processType(T) {
    // 当 T 不是整数类型时，打印提示信息
    std::cout << "Type is not an integer" << std::endl; 
}

代码解释

1. MyTypeTraits 模板类：

   • template <typename T>：定义一个模板类，模板参数为 T。
   • static const bool isInteger = std::is_integral<T>::value;：使用 std::is_integral 来判断 T 是否为整数类型，如果是，isInteger 为 true，否则为 false。std::is_integral 是 C++ 标准库提供的类型特征模板，用于判断类型是否为整数类型。

2. processType 模板函数重载：

   • 整数类型版本：
     • template <typename T, typename = std::enable_if_t<MyTypeTraits<T>::isInteger>>：这里使用了 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）技术。std::enable_if_t<MyTypeTraits<T>::isInteger> 表示当 MyTypeTraits<T>::isInteger 为 true 时，这个模板函数才是有效的，否则会被忽略。
     • void processType(T num)：函数接受一个 T 类型的参数 num。
     • std::cout << num * num << std::endl;：打印 num 的平方。
   • 非整数类型版本：
     • template <typename T, typename = std::enable_if_t<!MyTypeTraits<T>::isInteger>>：当 MyTypeTraits<T>::isInteger 为 false 时，这个模板函数才是有效的。
     • void processType(T)：函数接受一个 T 类型的参数（这里参数名省略，因为在函数体中未使用具体参数值）。
     • std::cout << "Type is not an integer" << std::endl;：打印提示信息表明传入的类型不是整数。