C++ 编译时类契约(即模板元编程)

Question

是否有定义编译时类契约的模式？

我的目标是:

• 可维护性 - 在大型代码库中，指定和验证编译时契约非常有用，因此依赖性很明显。
• 质量错误消息 - 与其提示模板深处的一行代码无法调用方法，不如将契约(Contract)履行的缺失暴露出来。

类似...

class StaticContract {
  static void Method();
};

class MeetsContract {
  static void Method();
};

// T must have all methods of StaticContract, or compile-time error.
template <class T /*   : StaticContract   */>
void DoSomething(T t);

我会接受:

• 在编译时执行合约的方式
• 捕获/记录编译时合约的模式
• {静态方法、成员方法、typedef 等}子集的解决方案
• 重新定义我的问题陈述的解决方案
• 最佳实践

Answer 1

此时我首选的方法是借用 Yakk 的 can_apply 元函数:

namespace details {
    template <class...>
    using void_t = void;    

    template <template <class...> class Z, class, class...>
    struct can_apply : std::false_type {};

    template <template <class...> class Z, class...Ts>
    struct can_apply<Z, void_t<Z<Ts...>>, Ts...> : std::true_type{};
}

template <template <class...> class Z, class...Ts>
using can_apply = details::can_apply<Z, void, Ts...>;

将其粘贴到安全的地方。然后，我们可以将类型的契约定义为我们期望有效的表达式。在本例中，我们需要一个名为 Method 的非 const 成员函数:

template <class T>
using StaticContract = decltype(std::declval<T&>().Method());

那么我们只需要它:

template <class T>
void DoSomething(T ) {
    static_assert(can_apply<StaticContract, T>::value, "!");
}

合约也可以任意复杂。也许您也需要 T 进行复制分配和增量:

template <class T>
using StaticContract = decltype(
    std::declval<T&>().Method(),
    std::declval<T&>() = std::declval<T const&>(),
    ++std::declval<T&>()
    );

如果您选择该方法而不是 static_assert 方法，这也自然是 SFINAE 可用的。