SFINAE

"替換失敗不是錯誤"

這條規則應用於函式模板的過載決議：當替換顯式指定的或推匯出的型別以作為模板引數時失敗，該特化將從過載集合中丟棄，而不是導致編譯錯誤。

此特性用於模板超程式設計。

只有在函式型別或其模板引數型別或其explicit 說明符(C++20 起)的即時上下文中的型別和表示式中發生的失敗才是 SFINAE 錯誤。如果替換型別/表示式的求值導致副作用，例如例項化某個模板特化，生成隱式定義的成員函式等，這些副作用中的錯誤將被視為硬錯誤。lambda 表示式不被視為即時上下文的一部分。(C++20 起)

替換按詞法順序進行，並在遇到失敗時停止。

如果存在多個具有不同詞法順序的宣告（例如，一個函式模板使用尾隨返回型別宣告，該型別在引數之後替換；而又使用普通返回型別重新宣告，該型別將在引數之前替換），並且這會導致模板例項化以不同的順序發生或根本不發生，則程式不合法；不需要診斷。

(C++11 起)

template<typename A>
struct B { using type = typename A::type; };
 
template<
    class T,
    class U = typename T::type,    // SFINAE failure if T has no member type
    class V = typename B<T>::type> // hard error if B has no member type
                                   // (guaranteed to not occur via CWG 1227 because
                                   // substitution into the default template argument
                                   // of U would fail first)
void foo (int);
 
template<class T>
typename T::type h(typename B<T>::type);
 
template<class T>
auto h(typename B<T>::type) -> typename T::type; // redeclaration
 
template<class T>
void h(...) {}
 
using R = decltype(h<int>(0));     // ill-formed, no diagnostic required

[編輯] 型別 SFINAE

以下型別錯誤是 SFINAE 錯誤

嘗試例項化包含多個長度不同的包的包擴充套件

(C++11 起)

嘗試建立 void 陣列、引用陣列、函式陣列、負大小陣列、非整型大小陣列或零大小陣列

template<int I>
void div(char(*)[I % 2 == 0] = nullptr)
{
    // this overload is selected when I is even
}
 
template<int I>
void div(char(*)[I % 2 == 1] = nullptr)
{
    // this overload is selected when I is odd
}

嘗試在作用域解析運算子 :: 的左側使用型別，但它不是類或列舉

template<class T>
int f(typename T::B*);
 
template<class T>
int f(T);
 
int i = f<int>(0); // uses second overload

嘗試使用型別的成員，其中

該型別不包含指定的成員
指定成員在需要型別時不是型別
指定成員在需要模板時不是模板
指定成員在需要非型別時不是非型別

template<int I>
struct X {};
 
template<template<class T> class>
struct Z {};
 
template<class T>
void f(typename T::Y*) {}
 
template<class T>
void g(X<T::N>*) {}
 
template<class T>
void h(Z<T::template TT>*) {}
 
struct A {};
struct B { int Y; };
struct C { typedef int N; };
struct D { typedef int TT; };
struct B1 { typedef int Y; };
struct C1 { static const int N = 0; };
struct D1
{ 
    template<typename T>
    struct TT {}; 
};
 
int main()
{
    // Deduction fails in each of these cases:
    f<A>(0); // A does not contain a member Y
    f<B>(0); // The Y member of B is not a type
    g<C>(0); // The N member of C is not a non-type
    h<D>(0); // The TT member of D is not a template
 
    // Deduction succeeds in each of these cases:
    f<B1>(0); 
    g<C1>(0); 
    h<D1>(0);
}
// todo: needs to demonstrate overload resolution, not just failure

嘗試建立指向引用的指標
嘗試建立對 void 的引用
嘗試建立指向 T 的成員的指標，其中 T 不是類型別

template<typename T>
class is_class
{
    typedef char yes[1];
    typedef char no[2];
 
    template<typename C>
    static yes& test(int C::*); // selected if C is a class type
 
    template<typename C>
    static no& test(...);       // selected otherwise
public:
    static bool const value = sizeof(test<T>(nullptr)) == sizeof(yes);
};

嘗試為非型別模板引數提供無效型別

template<class T, T>
struct S {};
 
template<class T>
int f(S<T, T()>*);
 
struct X {};
int i0 = f<X>(0);
// todo: needs to demonstrate overload resolution, not just failure

嘗試執行無效轉換

在模板實參表示式中
在函式宣告中使用的表示式中

template<class T, T*> int f(int);
int i2 = f<int, 1>(0); // can’t conv 1 to int*
// todo: needs to demonstrate overload resolution, not just failure

嘗試建立具有 void 型別引數的函式型別
嘗試建立返回陣列型別或函式型別的函式型別

[編輯] 表示式 SFINAE

在 C++11 之前，只有在型別中使用的常量表達式（如陣列界限）才被要求作為 SFINAE 處理（而不是硬錯誤）。

(C++11 前)

以下表達式錯誤是 SFINAE 錯誤

在模板引數型別中使用的不合法表示式
在函式型別中使用的不合法表示式

struct X {};
struct Y { Y(X){} }; // X is convertible to Y
 
template<class T>
auto f(T t1, T t2) -> decltype(t1 + t2); // overload #1
 
X f(Y, Y);                               // overload #2
 
X x1, x2;
X x3 = f(x1, x2); // deduction fails on #1 (expression x1 + x2 is ill-formed)
                  // only #2 is in the overload set, and is called

(C++11 起)

[編輯] 部分特化中的 SFINAE

在確定類或變數(C++14 起)模板的特化是否由某個部分特化或主模板生成時，也會發生推導和替換。在這樣的確定過程中，替換失敗不被視為硬錯誤，而是使相應的部分特化宣告被忽略，如同在涉及函式模板的過載決議中一樣。

// primary template handles non-referenceable types:
template<class T, class = void>
struct reference_traits
{
    using add_lref = T;
    using add_rref = T;
};
 
// specialization recognizes referenceable types:
template<class T>
struct reference_traits<T, std::void_t<T&>>
{
    using add_lref = T&;
    using add_rref = T&&;
};
 
template<class T>
using add_lvalue_reference_t = typename reference_traits<T>::add_lref;
 
template<class T>
using add_rvalue_reference_t = typename reference_traits<T>::add_rref;

[編輯] 庫支援

標準庫元件 std::enable_if 允許建立替換失敗，以便根據編譯時評估的條件啟用或停用特定的過載。

此外，如果沒有合適的編譯器擴充套件，許多型別特性必須使用 SFINAE 實現。

(C++11 起)

標準庫元件 std::void_t 是另一個簡化部分特化 SFINAE 應用的元函式。

(C++17 起)

[編輯] 替代方案

在適用情況下，通常優先使用標籤分派、if constexpr(C++17 起)和概念 (C++20 起)，而不是 SFINAE。

如果只需要條件編譯時錯誤，通常優先使用static_assert，而不是 SFINAE。

(C++11 起)

[編輯] 示例

一種常見的慣用法是在返回型別上使用表示式 SFINAE，其中表達式使用逗號運算子，其左子表示式是被檢查的（轉換為 void 以確保不選擇返回型別上的使用者定義逗號運算子），右子表示式具有函式應該返回的型別。

執行此程式碼

#include <iostream>
 
// This overload is added to the set of overloads if C is
// a class or reference-to-class type and F is a pointer to member function of C
template<class C, class F>
auto test(C c, F f) -> decltype((void)(c.*f)(), void())
{
    std::cout << "(1) Class/class reference overload called\n";
}
 
// This overload is added to the set of overloads if C is a
// pointer-to-class type and F is a pointer to member function of C
template<class C, class F>
auto test(C c, F f) -> decltype((void)((c->*f)()), void())
{
    std::cout << "(2) Pointer overload called\n";
}
 
// This overload is always in the set of overloads: ellipsis
// parameter has the lowest ranking for overload resolution
void test(...)
{
    std::cout << "(3) Catch-all overload called\n";
}
 
int main()
{
    struct X { void f() {} };
    X x;
    X& rx = x;
    test(x, &X::f);  // (1)
    test(rx, &X::f); // (1), creates a copy of x
    test(&x, &X::f); // (2)
    test(42, 1337);  // (3)
}

輸出

(1) Class/class reference overload called
(1) Class/class reference overload called
(2) Pointer overload called
(3) Catch-all overload called

[編輯] 缺陷報告

下列更改行為的缺陷報告追溯地應用於以前出版的 C++ 標準。

缺陷報告	應用於	釋出時的行為	正確的行為
CWG 295	C++98	建立 cv-qualified 函式型別可能導致替換失敗	不再是失敗，丟棄 cv-qualification
CWG 1227	C++98	替換順序未指定	與詞法順序相同
CWG 2054	C++98	部分特化中的替換未正確指定	已指定
CWG 2322	C++11	不同詞法順序的宣告會導致模板例項化以不同順序發生或根本不發生	這種情況是不合法的，不需要診斷

編譯器支援
自由（freestanding）與宿主（hosted）
語言
標準庫
標準庫標頭檔案
具名要求
特性測試宏 (C++20)
語言支援庫
概念庫 (C++20)
診斷庫
記憶體管理庫
超程式設計庫 (C++11)
通用工具庫
容器庫
迭代器庫
範圍庫 (C++20)
演算法庫
字串庫
文字處理庫
數值庫
日期和時間庫
輸入/輸出庫
檔案系統庫 (C++17)
併發支援庫 (C++11)
執行控制庫 (C++26)
技術規範
符號索引
外部庫

引數和實參
類模板
函式模板
類成員模板
變數模板 (C++14)
模板引數推導
類模板實參推導（C++17）
顯式（完全）特化
部分特化
依賴名稱
包（C++11）
`sizeof...` (C++11)
摺疊表示式 (C++17)
包索引 (C++26)
SFINAE
約束和概念 (C++20)
Requires 表示式 (C++20)

cppreference.com

名稱空間

變體

檢視

操作

SFINAE

目錄

[編輯] 解釋

[編輯] 型別 SFINAE

[編輯] 表示式 SFINAE

[編輯] 部分特化中的 SFINAE

[編輯] 庫支援

[編輯] 替代方案

[編輯] 示例

[編輯] 缺陷報告

導航

工具箱