SFINAE
“替换失败不是错误” (Substitution Failure Is Not An Error)
在函数模板的重载决议中应用此规则：当将模板形参替换为显式指定的类型或推导的类型失败时，从重载集中丢弃这个特化，而非导致编译失败。
此特性被用于模板元编程。
解释
对函数模板形参进行两次替换（由模板实参所替代）：
- 显式指定的模板实参在模板实参推导之前替换
- 推导的实参和从默认项获得的实参在模板实参推导之后替换
替换发生于
- 函数类型中使用的所有类型（包含返回类型和所有形参的类型）
- 各个模板形参声明中使用的所有类型
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(C++11 起) |
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(C++20 起) |
当任何替换使用所替换的实参写出而造成以上类型或表达式非良构（并带有必要的诊断）时，它是一次替换失败。
唯有函数类型或其模板形参类型或其 explicit 说明符 (C++20 起)的立即语境中的类型与表达式中的失败是 SFINAE 错误。若对替换后的类型/表达式的求值导致副作用，例如实例化某模板特化、生成某隐式定义的成员函数等，则这些副作用中的错误被当做硬错误。lambda 表达式不被当作是立即语境的一部分。 (C++20 起)
| 本节未完成 原因：这有影响的小示例 |
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替换以词法序进行，并在遇到失败时终止。 template <typename A> struct B { typedef typename A::type type; }; template < class T, class = typename T::type, // 若 T 无成员 type 则为 SFINAE 失败 class U = typename B<T>::type // 若 T 无成员 type 则为硬错误 // （C++14 起保证不出现） > void foo (int); 如果多个声明具有不同的词法顺序（例如，某个函数模板声明为具有尾随返回类型，它在某个形参之后替换，然后被重声明为具有常规返回类型，它则在该形参之前替换），则程序非良构；无须诊断。 |
(C++14 起) |
类型 SFINAE
下列类型错误是 SFINAE 错误：
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(C++11 起) |
- 试图创建 void 的数组，引用的数组，函数的数组，负大小的数组，非整型大小的数组，或者零大小的数组。
template <int I> void div(char(*)[I % 2 == 0] = 0) { // 当 I 为偶数时选择这个重载 } template <int I> void div(char(*)[I % 2 == 1] = 0) { // 当 I 为奇数时选择这个重载 }
- 试图在作用域解析运算符
::左侧使用并非类或非枚举的类型
template <class T> int f(typename T::B*); template <class T> int f(T); int i = f<int>(0); // 使用第二重载
- 试图使用类型的成员，其中
- 类型不含指定成员
- 在要求类型处，指定成员不是类型
- 在要求模板处，指定成员不是模板
- 在要求非类型处，指定成员不是非类型
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() { // 下列各个情况推导失败： f<A>(0); // 不含成员 Y f<B>(0); // B 的 Y 成员不是类型 g<C>(0); // C 的 N 成员不是非类型 h<D>(0); // D 的 TT 成员不是模板 // 下列各个情况推导成功： f<B1>(0); g<C1>(0); h<D1>(0); } // 未完成：需要演示重载决议，而不只是失败
- 试图创建指向引用的指针
- 试图创建到 void 的引用
- 试图创建指向 T 成员的指针，其中 T 不是类类型
template<typename T> class is_class { typedef char yes[1]; typedef char no [2]; template<typename C> static yes& test(int C::*); // 若 C 是类类型则得到选择 template<typename C> static no& test(...); // 否则选择它 public: static bool const value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes); };
- 试图将非法类型给予非类型模板形参
template <class T, T> struct S {}; template <class T> int f(S<T, T()>*); struct X {}; int i0 = f<X>(0); // 未完成：需要演示重载决议，而非仅是失败
- 试图在以下语境中进行非法转换
- 模板实参表达式
- 函数声明中使用的表达式
template <class T, T*> int f(int); int i2 = f<int,1>(0); // 不能将 1 转换为 int* // 未完成：需要演示重载决议，而非仅是失败
- 试图创建形参类型为 void 的函数类型
- 试图创建返回数组类型或函数类型的函数类型
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(C++11 前) |
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(C++11 起) |
表达式 SFINAE
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下列表达式错误是 SFINAE 错误
struct X {}; struct Y { Y(X){} }; // X 可转换为 Y template <class T> auto f(T t1, T t2) -> decltype(t1 + t2); // 重载 #1 X f(Y, Y); // 重载 #2 X x1, x2; X x3 = f(x1, x2); // 推导在 #1 上失败（表达式 x1+x2 非良构） // 仅 #2 在重载集中，并得到调用 |
(C++11 起) |
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C++11 前，只有类型中使用的常量表达式（例如数组边界）才要求被当做 SFINAE（而非硬错误）。 |
(C++11 前) |
库支持
标准库组件 std::enable_if 允许创建替换失败，以基于某个在编译时求值的条件来启用或禁用特定的重载。
标准库组件 std::void_t 是另一个简化 SFINAE 的应用的工具元函数。
另外，许多类型特性都是用 SFINAE 实现的。
替代方案
只要适用，标签派发，static_assert，以及（如果可用）概念，通常都比直接使用 SFINAE 更受偏好。
示例
一种常见手法，是在返回类型上使用表达式 SFINAE，其中表达式使用逗号运算符，其左子表达式是所检验的（转型到 void 以确保不会选择返回类型上的用户定义逗号运算符），而右子表达式具有期望函数返回的类型。
#include <iostream> // 此重载始终在重载集中 // 省略号形参对于重载决议具有最低等级 void test(...) { std::cout << "Catch-all overload called\n"; } // 若 C 是类的引用类型且 F 是指向 C 的成员函数的指针 // 则这个重载被添加到重载集， template <class C, class F> auto test(C c, F f) -> decltype((void)(c.*f)(), void()) { std::cout << "Reference overload called\n"; } // 若 C 是类的指针类型且 F 是指向 C 的成员函数的指针 // 则这个重载被添加到重载集， template <class C, class F> auto test(C c, F f) -> decltype((void)((c->*f)()), void()) { std::cout << "Pointer overload called\n"; } struct X { void f() {} }; int main(){ X x; test( x, &X::f); test(&x, &X::f); test(42, 1337); }
输出：
Reference overload called Pointer overload called Catch-all overload called