\`void_t\` 是如何工作的

Question

我在 Cppcon14 上观看了 Walter Brown 关于现代模板编程的演讲（ 第一部分， 第二部分），他展示了他的 void_t SFINAE 技术。

例子：

给定一个简单的变量模板，如果所有模板参数格式正确，则计算结果为 void ：

 template< class ... > using void_t = void;

以及检查是否存在名为 member 的成员变量的以下特征：

 template< class , class = void >
struct has_member : std::false_type
{ };

// specialized as has_member< T , void > or discarded (sfinae)
template< class T >
struct has_member< T , void_t< decltype( T::member ) > > : std::true_type
{ };

我试图理解这是为什么以及如何工作的。因此，一个小例子：

 class A {
public:
    int member;
};

class B {
};

static_assert( has_member< A >::value , "A" );
static_assert( has_member< B >::value , "B" );

1 has_member< A >

• has_member< A , void_t< decltype( A::member ) > >
  • A::member 存在
  • decltype( A::member ) 格式正确
  • void_t<> 有效并评估为 void
• has_member< A , void > 因此选择专用模板
• has_member< T , void > 并评估为 true_type

2 has_member< B >

• has_member< B , void_t< decltype( B::member ) > >
  • B::member 不存在
  • decltype( B::member ) 并且静默失败（sfinae）
  • has_member< B , expression-sfinae > 所以这个模板被丢弃
• 编译器发现 has_member< B , class = void > 以 void 作为默认参数
• has_member< B > 评估为 false_type

http://ideone.com/HCTlBb

问题：

1.我的理解正确吗？

2. Walter Brown 指出，默认参数必须与 void_t 中使用的类型完全相同，才能正常工作。这是为什么？ （我不明白为什么这些类型需要匹配，不只是任何默认类型都可以完成这项工作吗？）

原文由 nonsensation 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

1.小学班级模板

当你写 has_member<A>::value 时，编译器会查找名称 has_member 并找到 主 类模板，即这个声明：

 template< class , class = void >
struct has_member;

（在 OP 中，这是作为定义编写的。）

模板参数列表 <A> 与此主模板的模板参数列表进行比较。由于主模板有两个参数，但您只提供了一个，剩余参数默认为默认模板参数： void 。就好像你写了 has_member<A, void>::value 。

2. 专业类模板

现在，将模板参数列表与模板的任何特化 has_member 进行比较。仅当没有专业化匹配时，主模板的定义才用作后备。所以考虑了偏特化：

 template< class T >
struct has_member< T , void_t< decltype( T::member ) > > : true_type
{ };

编译器尝试将模板参数 A, void 与部分特化中定义的模式： T 和 void_t<..> 一一匹配。 _首先_，执行模板参数推导。上面的部分特化仍然是一个带有模板参数的模板，需要用参数“填充”。

第一个模式 T ，允许编译器推断模板参数 T 。这是一个微不足道的推论，但考虑像 T const& 这样的模式，我们仍然可以推导出 T 。对于模式 T 和模板参数 A ，我们推导出 T 是 A 。

在第二种模式 void_t< decltype( T::member ) > 中，模板参数 T 出现在无法从任何模板参数推导出的上下文中。

有两个原因：

• decltype 中的表达式被明确排除在模板参数推导之外。我想这是因为它可以任意复杂。

• 即使我们使用没有 decltype 的模式，例如 void_t< T > ，那么 --- 的扣除 T 发生在解析的别名模板上。也就是说，我们解析别名模板，然后尝试从结果模式中推断出类型 T 。然而，生成的模式是 void ，它不依赖于 T 因此不允许我们找到 T 的特定类型。这类似于试图反转一个常数函数的数学问题（在这些术语的数学意义上）。

模板参数推导完成(*) ， 现在 替换 推导 的模板参数。这将创建一个如下所示的专业化：

 template<>
struct has_member< A, void_t< decltype( A::member ) > > : true_type
{ };

现在可以评估类型 void_t< decltype( A::member ) > 。它在替换后是良构的，因此不会发生 _替换失败_。我们得到：

 template<>
struct has_member<A, void> : true_type
{ };

3. 选择

现在，我们可以将此特化的模板参数列表与提供给原始 has_member<A>::value 的模板参数进行比较。两种类型都完全匹配，因此选择了这种部分特化。

---

另一方面，当我们将模板定义为：

 template< class , class = int > // <-- int here instead of void
struct has_member : false_type
{ };

template< class T >
struct has_member< T , void_t< decltype( T::member ) > > : true_type
{ };

我们最终得到了相同的专业化：

 template<>
struct has_member<A, void> : true_type
{ };

但是我们 has_member<A>::value 的模板参数列表现在是 <A, int> 。参数与特化的参数不匹配，并且选择主模板作为后备。

---

(*)恕我直言，该标准令人困惑，包括替换过程和 模板参数推导 过程中显式指定模板参数的匹配。例如（N4296 后）[temp.class.spec.match]/2：

如果可以从实际模板参数列表中推导出部分特化的模板参数，则部分特化匹配给定的实际模板参数列表。

但这 不仅仅 意味着必须推导出偏特化的所有模板参数；这也意味着替换必须成功并且（看起来？）模板参数必须匹配部分特化的（替换的）模板参数。请注意，我并不完全了解标准 在何处 指定替换参数列表和提供的参数列表之间的比较。

原文由 dyp 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 2

// specialized as has_member< T , void > or discarded (sfinae)
template<class T>
struct has_member<T , void_t<decltype(T::member)>> : true_type
{ };

上述特化仅在格式良好时才存在，因此当 decltype( T::member ) 有效且不模棱两可时。 has_member<T , void> 的专业化是评论中的状态。

当你写 has_member<A> 时，它是 has_member<A, void> 因为默认模板参数。

我们对 has_member<A, void> 有专门化（所以从 true_type false_type ）但是我们没有对 has_member<B, void> 的专门化（所以我们使用默认定义： --- )

原文由 Jarod42 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议