C++ 新特性 | C++ 14 | enable_if_t 模版

前言：

std::enable_if_t 是 C++14 引入的一个模板元编程工具，它是 std::enable_if 的便捷别名。std::enable_if 定义在 <type_traits> 头文件中，主要用于在编译时根据条件来启用或禁用某个模板实例化，从而实现更灵活的泛型编程。下面详细介绍 std::enable_if_t 的作用和使用场景。

一、enable_if_t模版

1、基本原理

std::enable_if 是一个模板结构体，它有两个模板参数：一个布尔常量 B 和一个类型 T（T 有默认值 void）。当 B 为 true 时，std::enable_if<B, T> 有一个嵌套类型 type，其值为 T；当 B 为 false 时，std::enable_if<B, T> 没有 type 成员。

std::enable_if_t<B, T> 是 typename std::enable_if<B, T>::type 的别名，使用起来更加简洁。

2、源码实现

std::enable_if_t 是 C++14 引入的一个便捷类型别名，它定义在 <type_traits> 头文件中，其核心依赖于 std::enable_if 模板结构体。下面我们来详细分析 std::enable_if 和 std::enable_if_t 的源码实现。

2.1、std::enable_if 的实现

std::enable_if 是一个模板元编程工具，它根据一个编译时布尔条件来决定是否定义一个嵌套类型 type。以下是其简化的实现代码：

// 主模板，当条件为 false 时，没有 type 成员
template <bool B, class T = void>
struct enable_if {};

// 特化版本，当条件为 true 时，定义 type 成员为 T
template <class T>
struct enable_if<true, T> {
    using type = T;
};

代码解释

• 主模板：template <bool B, class T = void> struct enable_if {}; 是 std::enable_if 的主模板。当布尔条件 B 为 false 时，这个结构体没有嵌套类型 type。在模板实例化时，如果尝试访问 enable_if<false, T>::type，会导致编译错误，因为该类型不存在。
• 特化版本：template <class T> struct enable_if<true, T> { using type = T; }; 是 std::enable_if 的特化版本，当布尔条件 B 为 true 时，这个结构体定义了一个嵌套类型 type，其值为模板参数 T。

2.2、 std::enable_if_t 的实现

std::enable_if_t 是 std::enable_if 的便捷别名，它通过 typename 关键字来访问 std::enable_if 的 type 成员。以下是其实现代码：

// std::enable_if_t 的实现
template <bool B, class T = void>
using enable_if_t = typename enable_if<B, T>::type;

代码解释

• template <bool B, class T = void>：定义了两个模板参数，B 是一个布尔常量，用于表示条件；T 是一个类型参数，有默认值 void。
• using enable_if_t = typename enable_if<B, T>::type;：使用 using 关键字定义了一个类型别名 enable_if_t。typename 关键字用于告诉编译器 enable_if<B, T>::type 是一个类型。当 B 为 true 时，enable_if<B, T>::type 存在，enable_if_t 就是 T；当 B 为 false 时，enable_if<B, T>::type 不存在，尝试使用 enable_if_t 会导致编译错误。

3、使用示例

3.1、限制模板参数的类型

下面是一个简单的使用示例，展示了 std::enable_if_t 的应用：

#include <iostream>
#include <type_traits>

// 只允许整数类型的模板函数
template <typename T>
std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, T>
add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(1, 2);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;

    // 以下代码会导致编译错误，因为 double 不是整数类型
    // double doubleResult = add(1.0, 2.0);

    return 0;
}

代码解释

• std::is_integral_v<T> 是 C++17 引入的便捷写法，等价于 std::is_integral<T>::value，用于判断 T 是否为整数类型。
• std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, T> 作为函数返回类型，当 T 为整数类型时，std::is_integral_v<T> 为 true，std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, T> 就是 T，函数可以正常实例化；当 T 不是整数类型时，std::is_integral_v<T> 为 false，std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, T> 不存在，会导致编译错误。

通过以上分析，我们可以看到 std::enable_if_t 是如何基于 std::enable_if 实现编译时条件选择的，它在泛型编程中非常有用，可以帮助我们根据不同的类型特性选择不同的函数或类实现。

3.2 函数模板的重载和选择

在编写函数模板时，可能需要根据不同的条件选择不同的函数实现。std::enable_if_t 可以帮助我们在编译时根据类型特性来选择合适的函数模板。

示例代码：

#include <iostream>
#include <type_traits>

// 处理整数类型的函数
template <typename T>
std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, void>
process(T value) {
    std::cout << "Processing integral type: " << value << std::endl;
}

// 处理浮点类型的函数
template <typename T>
std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<T>, void>
process(T value) {
    std::cout << "Processing floating-point type: " << value << std::endl;
}

int main() {
    int intValue = 42;
    double doubleValue = 3.14;

    process(intValue);
    process(doubleValue);

    return 0;
}

代码解释：

• std::is_integral_v<T> 是 std::is_integral<T>::value 的 C++17 便捷写法，用于判断 T 是否为整数类型。std::is_floating_point_v<T> 用于判断 T 是否为浮点类型。
• 当调用 process 函数时，编译器会根据传入的参数类型进行模板实例化。如果传入的是整数类型，第一个 process 函数模板的 std::enable_if_t 条件为 true，该函数模板会被实例化；如果传入的是浮点类型，第二个 process 函数模板的 std::enable_if_t 条件为 true，该函数模板会被实例化。

3.3、类是指定类的子类才允许实例化

有一系列的类继承自BaseObject，要提供一个接口获取这个类或子类（以模版参数的形式传入）的实例

template<typename T,
    typename std::enable_if_t<std::is_base_of<BaseObject, T>::value, int> = 0>
std::vector<T> GetTargetObj()
{
    // ...
}