sfinaeによるメソッド選択

Question

質問

print()を持つ場合はprint1で、begin(), end() を持つ場合は配列形式で表示するprint2で、
そうでない場合はprint3関数で呼び出したいです。

「分かっていること」に書いている方法であれば、2つであればまだかけそうですが、4つ5つを想定すると厳しそうです。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

template <typename P>
ostream& print(ostream& o, const P& p) {  // print1
  p.print();
  return o;
}

template <typename V>
ostream& print(ostream& o, const V& v) {  // print2
  o << '[';
  for (const auto& e : v) {
    o << ' ';
    print(e);
    o << ' ';
  }
  return o << ']';
}

template <typename T>
ostream& print(ostream& o, const T& t) {  // print3
  return o << t;
}

int main() {
  vector<int> v = {1, 2, 3};
  int i = 50;
  print(v);  // print2
  print(i);  // print3
  return 0;
}

環境はC++14を使っていますが、より綺麗に書けるのであればC++20も検討したいです(conceptは避けたいです)。

分かっていること

上記のコードはコンパイルエラーになるのですが、print2を「begin()を含む場合にenable」、print3を「begin()を含まない場合にenable」とすれば、sfinaeによって解決できそうです。
しかし、この方法では以下の問題があり、あまり良いデザインでは無さそうです。

• 「begin()を含むかどうか」のメタクラスの設計が必要
• 完全に実装すると「printを含む場合」かつ「beginを含まない場合」となるため、記述量が増える

Comments

[yumetodo]

今となってはどう考えてもconceptで解決するべきだと思うのですが、どうしても避けたい理由がありますか？

[maai]

完全に趣味目的なのでC++20が使えない事は無いのですが、競技プログラミング等に出来れば流用したい為でした（大抵はC++!4かC++17が使われる）。

Answer 1

問題とは言っても

• メタクラスの設計が必要 → どこかで判定は必要。 メタ関数としてくくりだした方がわかりやすい。 コンセプトならなおわかりやすい。
• 記述量が増える → 優先順位に関する記述はしないわけにもいかない。 別の書き方が出来る可能性はあるが何かを書く必要はあるのでそんなに記述量は減らない。

というわけで、正直言ってそれらはスッキリとは書けないものだと割り切るしか仕方がないと思います。

あえてひとつアイデアを出すとすれば、特殊化を多段にすることです。

より基本的で広くカバーする実装と (それがカバーする範囲に含まれているけども) より限定的な実装を階層にすることで個別に「～～ではない場合」を書くのは減らせるかもしれません。

以下が例です。 ここではわかりやすく関数とトレイトという形で分けました。 また、てっとりばやくコンセプトを使っています。

print が存在する場合に begin が存在するかどうかの判定をしていないことがわかると思います。

#include <type_traits>
#include <iostream>
#include <vector>

template<class T>
concept iteratable = requires (T c) {
  c.begin();
  c.end();
};

template<class T>
concept has_print = requires (T x, std::ostream& os) {
  x.print(os);
};

template<class T>
struct display_traits {
  static std::ostream& print(std::ostream& os, const T& p) {
    os << p;
    return os;
  }
};

template<class T>
std::ostream& print(std::ostream& os, const T& obj) {
  display_traits<T>::print(os, obj);
  return os;
}

template<class T>
requires iteratable<T>
struct display_traits<T> {
  static std::ostream& print(std::ostream& os, const T& v) {
    os << '[';
    for (const auto& e : v) {
      os << ' ';
      ::print(os, e);
      os << ' ';
    }
    return os << ']';
  }
};

template<class T>
requires has_print<T>
std::ostream& print(std::ostream& os, const T& obj) {
  obj.print(os);
  return os;
}

struct foo {
  std::ostream& print(std::ostream& os) const {
    os << "foo";
    return os;
  }
};

int main(void) {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3};
  print(std::cout, foo());
  print(std::cout, v);
}

Comments

[yumetodo]

iteratableはstd::ranges::rangeが同等のものかなと
https://wandbox.org/permlink/OF0TTY7uCOMXnXOJ
http://eel.is/c++draft/range.range#:range

[maai]

ありがとうございます。`requires iteratable<T> struct display_traits<T>` の位置を後ろに持っていけばvector<foo>も出来ますね。`struct foo : public std::vector<int>` みたいなパターンでもコンパイルエラーにならず選択されるようです。参考にします。（ただC++20に上げなければ…）