2020-11-21

如何判断一个类型是否可比较

对于一个用户定义类型，如果定义了operator==或者operator<等比较函数，那么这个类型就是可比较的。在实现一些工具库的时候，可能需要知道某个类型是否可比较，例如，想要知道是否可以使用==操作符来比较两个类对象是否相等，那么可以使用下面的模板类来判断：

template<typename T>
class IsEqualityComparable {
private:
    template<typename K>
    static constexpr auto Test(K*) -> decltype(std::declval<K>() == std::declval<K>());

    template<typename K>
    static constexpr int Test(...);

public:
    static constexpr bool Value = std::is_same_v<bool, decltype(Test<T>(nullptr))>;
};

使用方式：

//内置类型和标准库类型
std::cout << IsEqualityComparable<int>::Value;    // true
std::cout << IsEqualityComparable<std::string>::Value; // true

//有比较操作符的自定义类型
class ComaprableObject {
    //...
};
bool operator==(const ComaprableObject& o1, const ComaprableObject& o2) {
    //...
}
std::cout << IsEqualityComparable<ComaprableObject>::Value // true

//没有比较操作符的自定义类型
class UncomparableObject {
    //...
};
std::cout << IsEqualityComparable<ComaprableObject>::Value // false

这个模板类型基于C++的SFINAE特性，关于这个特性的解释，可以参考之前的文章《如何判断一个容器是否关联容器》，在这篇文章里，也基于SFINAE特性实现了一个判断某类型是否关联容器的模板类。

IsEqualityComparable使用了std::is_same_v来推导结果，它检查Test<T>(nullptr)这个函数调用表达式的返回值类型是否bool，如果是，则T可以用==进行比较，如果不是则不可以比较。

为了让Test<T>(nullptr)这个表达式对不同类型有不同的返回值，这里定义了两个重载的Test模板方法，其中第一个的声明如下所示：

template<typename K>
static constexpr auto Test(K*) -> decltype(std::declval<K>() == std::declval<K>());

这个方法的返回值类型通过decltype来推导，而推导的来源正是模板类型K的==表达式，如果K可以比较，那么这个方法是有效的，返回值类型是bool；如果K不可以比较，那么根据SFINAE，这个方法会被删除，就像从未存在过一样。注意std::declval的使用，这个函数可以在不调用构造函数的前提下生成一个K的引用，以便使用者直接访问K的接口。这意味着使用者不需要知道如何构造K的对象，因为==只能作用于对象上，在比较之前必须先有对象，为了创建对象，使用者要调用K的构造方法。由于每个类型的构造方法都不一样，这里就没办法做到广泛适用。而std::declval绕过了构造方法，避免了这个问题。

第二个重载的Test模板方法如下所示：

template<typename K>
static constexpr int Test(...);

这个方法是“没有选择时的最后选择“。如果第一个模板方法被删除了，那么Test<T>(nullptr)这个表达式就会匹配到这个模板方法，表达式的返回值类型是int；如果第一个模板方法有效，那么表达式会优先匹配第一个方法，因为参数为...的重载方法优先级是最低的，此时表达式的返回值类型是bool。

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