如何判断模板类型是否是模板类的实例？

Question

我有一个采用模板类型来确定返回值的函数。有什么方法可以在编译时判断模板类型是否是模板类的实例化？

例如

class First { /* ... */ };

template <typename T>
class Second { /* ... */ };

using MyType = boost::variant<First, Second<int>, Second<float>>;

template <typename SecondType>
auto func() -> MyType {
    static_assert(/* what goes here?? */, "func() expects Second type");
    SecondType obj;
    // ...
    return obj;
}

MyType obj = func<Second<int>>();

我知道这样做可以解决这个问题

template <typename T>
auto func() -> MyType {
    static_assert(std::is_same<T, int>::value || std::is_same<T, float>::value,
                  "func template must be type int or float");

    Second<T> obj;
    // ...
    return obj;
}

MyType obj = func<int>();

我只是很好奇总体上是否有一种方法可以测试类型是否是模板类的实例化？因为如果MyType最终有6个Second实例化，我不想测试所有可能的类型。

Answer 1

这是一个选择：

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template <class, template <class> class>
struct is_instance : public std::false_type {};

template <class T, template <class> class U>
struct is_instance<U<T>, U> : public std::true_type {};

template <class>
class Second 
{};

int main()
{
    using A = Second<int>;
    using B = Second<std::string>;
    using C = float;
    std::cout << is_instance<A, Second>{} << '\n'; // prints 1
    std::cout << is_instance<B, Second>{} << '\n'; // prints 1
    std::cout << is_instance<C, Second>{} << '\n'; // prints 0
}

基本上is_instance，它是针对作为模板实例化的类型的结构进行专门化处理。

Answer 2

另一种选择，拿起亨利的评论：

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template <class, template <class, class...> class>
struct is_instance : public std::false_type {};

template <class...Ts, template <class, class...> class U>
struct is_instance<U<Ts...>, U> : public std::true_type {};

template <class>
class Second 
{};

template <class, class, class>
class Third 
{};

int main()
{
    using A = Second<int>;
    using B = Second<std::string>;
    using C = float;
    using D = Third<std::string, int, void>;
    std::cout << is_instance<A, Second>{} << '\n'; // prints 1
    std::cout << is_instance<B, Second>{} << '\n'; // prints 1
    std::cout << is_instance<C, Second>{} << '\n'; // prints 0
    std::cout << is_instance<D, Third>{} << '\n'; // prints 1
}

Answer 3

对 @RichardHodges 答案的另一项改进：通常，人们不仅希望捕获普通类型，还希望捕获所有cv 限定和ref 限定类型。

换句话说，如果is_instance<A, Second>{}是真的，那么也is_instance<A const&, Second>{}或者is_instance<A&&, Second>{}应该是真的。该线程中的当前实现不支持这一点。

以下代码通过添加另一个间接寻址和 a 来说明所有 cv-ref 限定类型std::remove_cvref_t：

namespace
{
    template <typename, template <typename...> typename>
    struct is_instance_impl : public std::false_type {};

    template <template <typename...> typename U, typename...Ts>
    struct is_instance_impl<U<Ts...>, U> : public std::true_type {};
}

template <typename T, template <typename ...> typename U>
using is_instance = is_instance_impl<std::remove_cvref_t<T>, U>;

使用它作为

#include <iostream>

template <typename ...> struct foo{};
template <typename ...> struct bar{};

int main()
{
    std::cout << is_instance<foo<int>, foo>{} << std::endl;           // prints 1
    std::cout << is_instance<foo<float> const&, foo>{} <<std::endl;   // prints 1
    std::cout << is_instance<foo<double,int> &&, foo>{} << std::endl; // prints 1
    std::cout << is_instance<bar<int> &&, foo>{} << std::endl;        // prints 0
}