C++11 检测是否存在特定成员函数

0x00 问题提出

有这样一个需求：实现一个ToString函数将类型T转换到字符串，如果类型T中含有同名方法ToString则直接调用。

这样一个ToString实现可以使用std::enable_if来做到，但是这里的难点在于如何判断类型T中存在这样一个ToString方法，以便可以放入enable_if中做SFINAE。

0x01 检测类中是否存在特定成员

相同的问题在知乎上有人提出过，@孙明琦的答案提供了一个用于检测特定检测子U在类型T下是否有效的检测器is_detected_v。其中用到了一个C++17的std::void_t，考虑到目前C++17还没得用，这个实现只作参考之用（事实上C++17自带了一个这样的检测器，并不需要自己写这样的模板）。

经人提醒，我参考了下标准库在实现swap上做的努力，看到了这样的写法：

namespace __swappable_details {
    using std::swap;
    
    struct __do_is_swappable_impl
    {
        template <typename _Tp, typename
                = decltype(swap(std::declval<_Tp&>(), std::declval<_Tp&>()))>
        static true_type __test(int);
        
        template <typename>
        static false_type __test(...);
    };
}
    
template <typename _Tp>
struct __is_swappable_impl
    : public __swappable_details::__do_is_swappable_impl
{
    typedef decltype(__test<_Tp>(0)) type;
};
    
template <typename _Tp>
struct __is_swappable
    : public __is_swappable_impl<_Tp>::type
{};

简单分析可以看到__is_swappable被用来检查是否存在一个swap函数接受T作为参数，很有趣的是__test函数，如果存在swap函数满足条件，那么test(int)这个重载版本就会被选中。而如果不满足条件，因为推导失败就剩下了test(...)这个版本。通过这一手段，再设置下返回值分别为true和false，就实现了这样的一个检测过程。

按图索骥，检查是否存在成员ToString的模板就可以这么写：

namespace details
{
    struct HasMemberToStringValidator
    {
        template <typename T, typename = decltype(&T::ToString)>
        static std::true_type Test(int);
        
        template <typename>
        static std::false_type Test(...);
    };
}

template <typename T>
struct HasMemberToString :
    public decltype(details::HasMemberToStringValidator::Test<T>(0))
{};

HasMemberToString<T>::value就是T中是否存在该成员的计算结果。

0x02 检测是否存在特定成员函数

但是上述代码有个问题，如果类T中的ToString是个成员变量，上述检测也会返回true。

解决这一问题的手段是去调用T::ToString，如果这个ToString可以被调用并能生成返回值，就认为这是个成员函数（严谨的讲，这个过程是确认T::ToString是callable的，但是callable的玩意不一定就是成员函数，然而实际使用并不需要这样细分）。

这里的另一个问题是，因为ToString是成员函数，那么decltype(T::ToString())这种手段就行不通了，因为成员函数必须带对象进行调用。既然必须要一个对象，那么这里的解决方法就是用上declval来产生一个对象，再用decltype获取返回值类型。

按照这个思路，验证过程被改动成：

struct HasMemberToStringValidator
{
    template <typename T, typename U =
        typename std::decay<decltype(std::declval<T>().ToString())>::type,
        typename = typename std::enable_if<std::is_same<std::string, U>::value>::type>
    static std::true_type Test(int);
    
    template <typename>
    static std::false_type Test(...);
};

这个升级版本除了能检查是否存在成员函数ToString以外还对返回值做了限定，确保返回的是string。以此类推，还能检查返回是否是u16string、u32string。

【完】