GCC std库实现中的一个SFINAE实例

Part 1. 源代码

在std::tuple的swap函数上有这样一个noexcept声明：

noexcept(__and_<__is_nothrow_swappable<_Elements>...>::value)

作用是检测tuple内的每一个元素是否是不抛出可交换的，这里的
这里有一个类模板__and__<T...>，用来对__is_nothrow_swappable<T>的每个value进行相互之间与运算，它的实现如下：

template<typename... _Bn>
    struct __and_
    : decltype(__detail::__and_fn<_Bn...>(0))
    { };

这个__and__<T...>依据函数__and_fn<_Bn...>(0)调用的返回值类型来决定继承类的类型。
而__and_fn<_Bn...>(0)的实现是这样的：

template<typename... _Bn>
      auto __and_fn(int) -> __first_t<true_type,
                      __enable_if_t<bool(_Bn::value)>...>;

    template<typename... _Bn>
      auto __and_fn(...) -> false_type;

其中__first_t<T, ...>等价于T，也就是说，这个__and_fn函数的返回类型要么是std::true_type，要么是std::false_type。

看到这里你可能感到疑惑：__and_fn<_Bn...>(0)不是会选择重载__and_fn(int)吗？__and__会始终继承std::true_type吧；又或者，你甚至一眼难以看出这个函数是怎么对Bn...中的每个类型进行检测的。

Part 2. 另一个简单等效的实现

按照比较容易的想法，我们要对类型T1,T2…Tn的类成员value进行与运算，可以这样简单地实现：

template<typename ...T>
struct and_impl
{
  constexpr static bool value = (T::value && ...)
};

但是这样会产生一个问题：如果类型T不含value，导致编译失败怎么办？
如果加requires，最多是让提示信息更加友好，仍然会产生编译失败的结果，并且，我们使用这个and的场合，并不总能保证用户输入预期的类型，但我们依然希望程序正常编译该如何解决？

当然，你可以为不同的类型T其添加特化，指定某个特化下的该类型应该以哪一个值参与运算：

template<typename T>
struct op_and_value
{
  constexpr static bool value = T::value;
};

template<>
struct op_and_value<void>
{
  constexpr static bool value = false;
};

template<typename ...T>
struct and_impl
{
  constexpr static bool value = (op_and_value<T>::value && ...)
};

但是这样做的话会有大量特化代码，写起来繁琐复杂，不可行。

此时，就需要我们用到SFINAE

Part 3. 标准库的实现逻辑

首先我们先回答一个问题：__and_fn<_Bn...>(0)会始终选择重载__and_fn(int)吗？
答案是否定的，关键就在__first_t<true_type, __enable_if_t<bool(_Bn::value)>...>中的__enable_if_t(=std::enable_if)这里。

传入__enable_if_t第一个参数是_Bn::value，并将其转换为bool类型，第二个参数Tp不传入，使用缺省的void。对于bool(_Bn::value)的值，有以下几种情况：

• 如果其中一个_Bn::value为false，那么enable_if::type不存在，这里就会发生错误，即使用enable_if<false, void>替换enable_if<_Cond, Tp>失败，发生SFINAE，从重载集中丢弃，此时__and_fn<_Bn...>(0)只会匹配到__and_fn(...)，此时函数调用的返回值类型为false_type
• 如果每个_Bn::value均为true，则每一个enable_if都被替换成功，由于从__add_fn(0)的调用优先匹配__add_fn(int)，此时产生的函数返回值类型为__first_t<true_type, void, void, ...>，即true_type
• 如果任意一个_Bn::value不存在，例如_Bn=void，则使用void替换_Bn失败，仍然产生SFINAE，从重载集中丢弃__add_fn(int)

这样，不管类型T是什么类型，只要这个类型含有value，那么就能正常参与逻辑与运算了；一旦不含value，也能编译通过，但逻辑与运算的结果始终为false。