如果vector是特定长度，则使用C ++ 11 std :: enable_if启用成员函数

Question

我正在编写一个简单的向量类，我希望有一些成员函数只能在某些长度的向量中使用（例如，3元素向量的交叉乘积）。 我偶然发现了std :: enable_if，看起来它可能能够做我想要的，但我似乎无法让它正常工作。

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T, unsigned int L>
class Vector
{
    private:
        T data[L];

    public:
        Vector<T,L>(void)
        {
            for(unsigned int i = 0; i < L; i++)
            {
                data[i] = 0;
            }
        }

        T operator()(const unsigned int i) const
        {
            return data[i];
        }

        T& operator()(const unsigned int i)
        {
            return data[i];
        }

        Vector<typename std::enable_if<L==3, T>::type, L> cross(const Vector<T,L>& vec2) const
        {
            Vector<T,L> result;

            result(0) = (*this)(1) * vec2(2) - (*this)(2) * vec2(1);
            result(1) = (*this)(2) * vec2(0) - (*this)(0) * vec2(2);
            result(2) = (*this)(0) * vec2(1) - (*this)(1) * vec2(0);

            return result;
        }
}; 

int main(void)
{
    Vector<double,3> v1;
    Vector<double,3> v2;
    Vector<double,3> v3;
    //Vector<double,4> v4;

    v1(0) = 1;
    v1(1) = 2;
    v1(2) = 3;

    v2(0) = 4;
    v2(1) = 5;
    v2(2) = 6;

    v3 = v1.cross(v2);

    std::cout << v3(0) << std::endl;
    std::cout << v3(1) << std::endl;
    std::cout << v3(2) << std::endl;

    return 0;
}

上面的代码编译并正确运行，但是如果我取消注释Vector<double,4> v4的声明，我在编译时会收到以下错误：

vec.cpp: In instantiation of ‘class Vector<double, 4u>’:
vec.cpp:46:22:   required from here
vec.cpp:29:59: error: no type named ‘type’ in ‘struct std::enable_if<false, double>’

有人能够指出我哪里出错吗？

Answer 1

 template<unsigned LL = L>
  Vector<typename std::enable_if<LL==3 && L == 3, T>::type, LL>
  cross(const Vector<T,LL>& vec2) const
  {
    Vector<T,L> result;

    result(0) = (*this)(1) * vec2(2) - (*this)(2) * vec2(1);
    result(1) = (*this)(2) * vec2(0) - (*this)(0) * vec2(2);
    result(2) = (*this)(0) * vec2(1) - (*this)(1) * vec2(0);

    return result;
  }

PS。 为什么这样工作？

变量v4的定义导致类模板Vector的隐式实例化，这反过来导致类成员函数声明的隐式实例化（14.7.1隐式实例化[temp.inst]＃1）。 当然，后一种实例化会导致错误。

如果我们改为将成员函数更改为成员模板，则根据相同的子句，此时成员模板本身将被实例化，并且此实例化或多或少地看起来像：

template<unsigned LL = 3>
Vector<typename std::enable_if<LL==3 && 3 == 3, double>::type, LL>
cross(const Vector<double,LL>& vec2) const;

这是一个完全有效的模板声明。 此时我们不（并且我们不能）执行任何进一步的实例化。

但是，当我们尝试实际调用cross ，毫无疑问，这是“需要成员/函数定义存在的上下文”，因此，根据（14.7.1隐式实例化[temp.inst]＃2，＃3） ， cross模板（第二个cross模板，即外部类模板实例化的结果）被隐式实例化，并且std::enable_if有机会完成其工作。 作为旁注，这是SFINAE原则适用的情况。

PPS。 为了进一步阐述，虽然没有与OP问题直接相关，但仍然值得一提的是，并不总是需要将成员声明为模板以便处理类似的情况。

在某些情况下，类模板的成员对于给定的实例化不是“有效”，但仍可以实例化类模板，例如：

#include <type_traits>

template<typename T>
struct S
{
  T x;

  T foo () const { return x; }

  typename std::remove_pointer<T>::type bar () const { return *x; }
};

S<int> x;
S<int *> y;

显然，在实例化S<int> ，表达式*x无效，因为x的类型是int 。 不过，这个程序是正确的。 重要的一点是，在隐式实例化期间，只实例化成员的声明 。 在上面的例子中，实例化S<int>导致声明 int bar() const; 要实例化，这是一个完全正确的声明。

当然，如果我们稍后尝试实例化S<int>::bar的定义 ，就像在：

void f()
{
  x.foo ();
  //  x.bar (); // error
  y.foo ();
  y.bar ();
}

我们会收到一个错误。

（这仍然遵循上述C ++标准的两段）