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面试题:C++类模板参数依赖与SFINAE应用

编写一个C++类模板,其模板参数依赖于其他模板参数,并且使用SFINAE(Substitution Failure Is Not An Error)机制实现当某个类型T满足特定条件(例如T有成员函数 `void print()`)时,类模板才能实例化成功,否则编译失败。请阐述SFINAE在模板元编程中的作用以及其原理。
22.5万 热度难度
编程语言C++

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. C++ 类模板实现
#include <iostream>
#include <type_traits>

// 辅助模板,检查类型T是否有void print()成员函数
template <typename T, typename = void>
struct has_print_method : std::false_type {};

template <typename T>
struct has_print_method<T, std::void_t<decltype(std::declval<T>().print())>> : std::true_type {};

// 主类模板
template <typename T, typename = std::enable_if_t<has_print_method<T>::value>>
class MyClass {
public:
    void call_print(T& obj) {
        obj.print();
    }
};
  1. SFINAE在模板元编程中的作用
    • 控制模板实例化:SFINAE机制允许在编译期根据类型特征来控制模板是否实例化。例如上述代码中,MyClass类模板只有在类型T具有void print()成员函数时才会实例化成功,这使得我们可以根据类型的不同特性来生成不同的代码,增强了代码的灵活性和通用性。
    • 实现类型选择:通过SFINAE,可以在多个模板重载中根据类型特性选择最合适的版本。这在泛型编程中非常有用,比如根据参数类型是否为指针类型选择不同的函数实现。
  2. SFINAE原理
    • 替换失败不是错误:在模板实例化过程中,如果尝试替换模板参数导致无效的类型或表达式(例如函数参数类型不匹配、成员不存在等),这种替换失败不会导致编译错误,而是该模板被视为不匹配的候选模板,编译器继续寻找其他匹配的模板。
    • 依赖于模板参数:替换过程仅考虑依赖于模板参数的表达式。例如std::void_t<decltype(std::declval<T>().print())>,这里T是模板参数,编译器会尝试根据T的实际类型来推导decltype(std::declval<T>().print())是否有效,如果无效则该模板特化不匹配,而不会导致编译错误。