SFINAE

SFINAE，即替换失败不是错误（Substitution Failure Is Not An Error）。​
它指的是在模板实例化过程中，如果某个替换导致了无效代码，这种情况不会被视为编译错误，编译器会忽略这个候选项，继续寻找其他的模板重载或特化版本。

基本原理

当编译器尝试实例化一个模板时，它会进行参数替换。如果这个替换过程失败了（比如因为某个类型不支持某个操作），这种失败并不会直接导致编译错误。相反，编译器会将这个模板实例从候选列表中移除。这就是SFINAE的基本原理。

最常见的应用场景是函数模板的重载解析和类模板的特化选择。

模板函数重载

#include <iostream>​
#include <type_traits>​
​
// 支持+操作的版本​
template<typename T>​
auto add(T a, T b) -> decltype(a + b) {​
    return a + b;​
}​
​
// 不支持+操作的备选版本​
template<typename T>​
bool add(...) {​
    return false;​
}​
​
int main() {​
    std::cout << add(1, 2) << std::endl; // 输出3​
    std::cout << std::boolalpha << add(std::string("a"), std::string("b")) << std::endl; // 输出"ab"​
    // std::cout << add(std::vector<int>{}, std::vector<int>{}) << std::endl; // 编译错误，改为返回false​
}

如果传入的参数类型T不支持+操作，当编译器用这些参数类型替换第一个add函数时就会失败，触发SFINAE，转而去尝试其他的重载或模板。

类模板特化

#include <iostream>​
#include <type_traits>​
​
template<typename T, typename Enable = void>​
class MyClass;​
​
// 对于支持+操作的类型特化版本​
template<typename T>​
class MyClass<T, typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value>::type> {​
public:​
    static void print(T a, T b) {​
        std::cout << "Arithmetic type: " << a + b << std::endl;​
    }​
};​
​
// 对于不支持+操作的类型特化版本​
template<typename T>​
class MyClass<T, typename std::enable_if<!std::is_arithmetic<T>::value>::type> {​
public:​
    static void print(...) {​
        std::cout << "Not an arithmetic type." << std::endl;​
    }​
};​
​
int main() {​
    MyClass<int>::print(1, 2); // 输出: Arithmetic type: 3​
    MyClass<std::string>::print(); // 输出: Not an arithmetic type.​
}​

这里则是对类模板进行了特化，根据类型是否是算数类型来选择不同的模板。

模板匹配规则

当存在多个匹配的模板时，编译器会根据几个基本规则来选择最优匹配：

1. 更特化的模板优先：如果一个模板是另一个模板的更特化版本，那么选择更特化的模板。​
2. 非模板函数优先于模板函数：如果有一个非模板函数和一个模板函数都可以匹配，那么优先选择非模板函数。​
3. 最少转换优先：如果两个模板或重载函数都可以匹配，但是一个需要更少的参数转换，那么优先选择这个。