C++ std::enable_if的简明指南

1. 简介

std::enable_if是在C++ 11中引入的模板结构体，在头文件<type_traits>中定义。

template < bool B, class T = void >
struct enable_if ;

如果条件B是为true, std::enable_if将拥有一个公共成员 typedef type, 等价于T; 否则，没有成员 typedef。

此元函数是在 C++20 的概念之前利用SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）的便捷方式，特别是用于根据类型特征有条件地从候选集中删除函数，允许基于这些不同类型特征的单独函数重载或特化。

std::enable_if可以以多种形式使用，包括：

作为返回类型（不适用于构造函数和析构函数）
作为附加函数参数（不适用于运算符重载）
作为类模板或函数模板参数

添加特化行为的enable_if是未定义的。

2. 使用说明

前文的说明稍显抽象，来看看具体使用说明更加利于理解其功能。可以使用std::enable_if对函数模板进行条件限制。当某个条件为真时，std::enable_if可以使函数模板“启用”，否则“禁用”函数模板。这个功能可以使得函数模板更加通用、可靠和安全。

下面是对于该用法的示例：

#include <type_traits>
#include <iostream>template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, T>::type
foo(T x)
{std::cout << "foo int";return x * 2;
}template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value, T>::type
foo(T x)
{std::cout << "foo float";return x / 2.0;
}

在这个示例中，我们定义了两个函数模板foo，它们根据不同的类型来返回不同的结果。第一个foo函数只能接受整型参数，并返回这个整数的两倍。第二个foo函数只能接受浮点型参数，并返回这个浮点数的一半。

这个实现使用了std::enable_if对函数模板进行条件限制。我们使用std::is_integral和std::is_floating_point来检查T是否是整型或浮点型，如果是则启用对应的函数模板，否则就被禁用。我们使用typename std::enable_if<...>::type来指定函数的返回类型，这是因为在禁用状态下，函数不应该返回任何值。

std::enable_if还可以用于函数参数列表中，这样就可以根据不同的条件来选择不同的函数参数列表。

template <typename T>
void bar(T x, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type* = nullptr)
{std::cout << "bar int";// 处理整型参数的函数实现
}template <typename T>
void bar(T x, typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type* = nullptr)
{std::cout << "bar float";// 处理浮点型参数的函数实现
}

在这个示例中，我们定义了两个函数模板bar，它们根据不同的类型来采用不同的函数参数列表。第一个bar函数只能接受整型参数，并处理整型参数的函数实现。第二个bar函数只能接受浮点型参数，并处理浮点型参数的函数实现。

这个实现也使用了std::enable_if对函数模板进行条件限制。我们使用std::is_integral和std::is_floating_point来检查T是否是整型或浮点型，如果是则启用对应的函数模板，否则就被禁用。我们使用typename std::enable_if<...>::type* = nullptr来指定函数参数列表，这样就可以根据不同的条件来选择不同的函数参数列表。需要注意的是，我们使用了一个默认参数nullptr，这是因为在禁用状态下，函数不应该使用这个参数。

基于以上模板函数，我们运行下列代码片段：

foo(2);
foo(2.1);
bar(2);
bar(2.1);

程序的打印将会是下面这样的：

foo int
foo float
bar int
bar float

除了在函数模板中使用std::enable_if进行条件限制之外，还可以在类模板中使用。在类模板中使用std::enable_if可以控制类模板的实例化，从而使得只有满足某些条件的类型才能实例化这个类模板。

下面是一个使用std::enable_if的类模板示例：

#include <type_traits>
#include <iostream>template <typename T, typename Enable = void>
class MyClass
{// 默认实现，适用于所有类型
public:MyClass<T>() { std::cout << "default"; }
};template <typename T>
class MyClass<T, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type>
{// 整型类型的特化实现
public:MyClass<T>() { std::cout << "int"; }
};template <typename T>
class MyClass<T, typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type>
{// 浮点型类型的特化实现
public:MyClass<T>() { std::cout << "float"; }
};

在这个示例中，我们定义了一个类模板MyClass，并使用std::enable_if对它进行条件限制。默认情况下，MyClass可以适用于任何类型，因为我们没有对第二个模板参数进行任何限制。但是，我们可以通过对第二个模板参数使用std::enable_if，来控制MyClass的实例化。

具体来说，我们定义了两个特化版本的MyClass：一个适用于整型类型，一个适用于浮点型类型。当T是整型类型时，第二个模板参数的值是typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value>::type，因此只有当T是整型类型时，这个特化版本才会被实例化。同样的，当T是浮点型类型时，第二个模板参数的值是typename std::enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type，因此只有当T是浮点型类型时，这个特化版本才会被实例化。

需要注意的是，当使用std::enable_if对类模板进行条件限制时，需要将第二个模板参数命名为Enable（或其他有意义的名称），并且在类模板的定义中使用typename Enable::type来引用第二个模板参数。这是因为std::enable_if返回的是一个类型，而不是一个值。

基于以上类的定义，我们运行下列代码片段：

MyClass<std::string> class3;
MyClass<int> class1;
MyClass<float> class2;

程序的打印将会是下面这样：

default
int
float

3. Reference

std::enable_if