使用派生模板類和智能指針進行模板推導

Question

假設我有一個模板化基類，以及一個派生自它的模板化類：

template <typename T>
class Base {};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {};

此外，我有一個函數想要接受指向任何Base<T>或子類的共享指針，並且能夠輕松地使用T參數作為其簽名的一部分：

template <typename T>
T DoSomething(std::shared_ptr<Base<T>>);

我希望能夠使用推導的T調用它，並使用指向Base<T>或從它派生的任何內容的共享指針：

DoSomething(std::make_shared<Base<T>>());
DoSomething(std::make_shared<Derived<T>>());

當然后者不起作用，因為類型推導失敗。

如何修改DoSomething的簽名以使其工作？ 在Base和Derived不是模板的情況下，我已經看到了很多答案，但是如果我仍然想推導出T （例如將其用作返回類型，如上所述），我不知道該怎么做.

理想情況下，這對於在重載解析時指向非派生輸入（和非共享指針）的共享指針會失敗。

Answer 1

您可以在函數中使用模板模板參數，然后使用static_assert來強制執行您的要求。

#include <memory>
#include <vector>

template <typename T>
class Base {};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {};

template <typename T, template <typename> typename U>
T DoSomething(std::shared_ptr<U<T>>) {
    static_assert(std::is_base_of_v<Base<T>, U<T>>, "Requires a std::shared_ptr to Base of class derived from Base");
    return T{};
}

int main() {
    auto foo = std::make_shared<Derived<int>>();
    auto baz = std::make_shared<Base<int>>();
    auto bar = std::make_shared<std::vector<int>>();

    DoSomething(foo);
    DoSomething(baz);
    DoSomething(bar); // Fails, std::vector<int> is not derived from Base<int>
}

編輯
如果DoSomething被重載，我們可以使用 SFINAE 來禁用它而不是static_assert 。 這將如下所示。

#include <memory>
#include <vector>

template <typename T>
class Base {};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {};

template <typename T, template <typename> typename U, std::enable_if_t<std::is_base_of_v<Base<T>, U<T>>, int> = 0>
T DoSomething(std::shared_ptr<U<T>>) {
    return T{};
}

int main() {
    auto foo = std::make_shared<Derived<int>>();
    auto baz = std::make_shared<Base<int>>();
    auto bar = std::make_shared<std::vector<int>>();

    DoSomething(foo);
    DoSomething(baz);
    DoSomething(bar); // Error, no matching function
}

Answer 2

盡管如此，@super 已經為這個問題提供了一個公認的答案，這里是使用 SFINAE 的一種略有不同（但可能不太優雅的方式）：

#include <memory>
#include <type_traits>

template <typename T>
class Base {};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {};

template <template <typename> typename U, typename T>
std::enable_if_t<std::is_base_of<Base<T>,U<T>>::value, T>
DoSomething(std::shared_ptr<U<T>>)
{
    return T{};
}

int main()
{
    auto foo = std::make_shared<Base<int>>();
    auto bar = std::make_shared<Derived<int>>();
    
    DoSomething(foo);
    DoSomething(bar);

    return 0;
}

現場演示： godbolt 。

為什么我認為這不那么優雅？ 這是因為函數的簽名發生了變化，現在將std::enable_if_t<...>作為返回類型，即使它最終被推導出為T （當然，對於有效輸入）。