SFINAE

引言

最近在实现vector的时候，遇到了一个问题：

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template<typename InputIt>
T* insert(const T* pos, InputIt first, InputIt last)

对于上面一个模板函数，如果按照上面那种写法，当调用v.insert(pos,1,2)；的时候，可能也会走进上面那个函数并将InputIt推导为int类型，而实际情况是想要往pos位置上插入1个2。这就会导致编译器不知道调用哪个函数。那么应当如何解决这一个问题呢？下面就要介绍这篇文章的主人公了。

SFINAE

SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error，替换失败不是错误）是 C++ 模板元编程中的一个重要规则。它的核心思想是：在模板实例化过程中，如果某个模板参数替换失败（例如，类型不匹配或表达式不合法），编译器不会报错，而是会忽略这个模板特化，继续尝试其他可能的模板特化或重载。

SFINAE 的核心思想

替换（Substitution）：
- 在模板实例化时，编译器会用实际的类型或值替换模板参数。
- 例如，对于 template<typename T> void foo(T t)，如果调用 foo(42)，编译器会用 int 替换 T。
替换失败（Substitution Failure）：
- 如果在替换过程中，某个表达式或类型不合法（例如，类型没有某个成员函数，或操作符不支持），替换就会失败。
不是错误（Not An Error）：
- 如果替换失败，编译器不会报错，而是会忽略这个模板特化，继续尝试其他可能的模板特化或重载。

SFINAE常用工具

std::enable_if

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template<bool B, typename T = void>
struct enable_if {};

template<typename T>
struct enable_if<true, T> {
    using type = T;
};

如果条件 B 为 true，std::enable_if<B, T> 会定义嵌套类型 type，其值为 T。
如果条件 B 为 false，std::enable_if<B, T> 不会定义嵌套类型 type，从而导致替换失败（SFINAE）。

例如:

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template<typename T, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, int>::type = 0>
void foo(T t) {
    // 只有 T 是整数类型时，这个函数才会启用
}

std::void_t

std::void_t 的核心思想是利用模板的替换规则：

如果传递给 std::void_t 的类型或表达式是合法的，那么 std::void_t 会生成 void 类型。
如果传递给 std::void_t 的类型或表达式是非法的（例如，某个类型不存在或某个操作不支持），那么模板替换会失败，触发 SFINAE，编译器会忽略这个模板特化，而不会报错。

std::declval

std::declval 的定义如下：

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template<typename T>
std::add_rvalue_reference_t<T> declval() noexcept;

std::add_rvalue_reference_t<T> 是类型特征（type trait），用于将类型 T 转换为右值引用 T&&。
noexcept 表示该函数不会抛出异常。

std::declval 的主要作用是在编译时生成一个类型的右值引用，而不需要实际构造该类型的对象。这在以下场景中非常有用：

类型推导：在模板元编程中，推导某个表达式的类型。
SFINAE：检查某个类型是否支持特定操作（例如成员函数、操作符等）。
编译时表达式检查：在不实际构造对象的情况下，检查某个表达式是否合法。

例子：

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

template<typename T>		//使用declval检查T类型能否调用foo()
struct has_foo<T, std::void_t<decltype(std::declval<T>().foo())>> : std::true_type {};

struct Bar {
    void foo() {}
};

struct Baz {};

static_assert(has_foo<Bar>::value, "Bar should have foo()");
static_assert(!has_foo<Baz>::value, "Baz should not have foo()");

最终实现insert

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template< class InputIt, typename = std::void_t<
        decltype(*std::declval<InputIt>()),
        decltype(++std::declval<InputIt&>())
    >>
    T* insert(const T* pos, InputIt first, InputIt last)

通过SFINAE，只有支持*和++操作的InputIt才会走进这个函数，从而解决最初的那个问题。