如何在未包含<fstream>时仍能编译含dump方法的类A？

示例场景 #

现有如下C++类：

class A{
   double a;
   void dump(){
      std::ofstream ooo("dump.txt"); ooo << a << "\n"; ooo.close();
   }
};

该类的大量使用者不会调用dump方法，且无法引入<fstream>头文件，需要实现：当未引入<fstream>时，类A仍能正常编译（效果等价于省略void dump()方法）。

核心问题 #

解决该场景的最佳实践是什么？

约束条件 #

• 不允许修改dump方法的签名；
• 除非<fstream>按ISO标准定义了对应宏，否则不能使用#ifdef这类预处理指令；
• 类A是多个其他类的父类，若对A进行模板特化，所有派生类都需模板化继承，该方案不可行。

尝试过的方案 #

曾尝试基于std::ofstream可实例化性的依赖定义方案，但无论哪种情况都必须编写方法定义，最终导致编译错误。受限于C++的语法特性，我认为必须在某个阶段明确方法定义，而模板定义最终会被实例化，仍会产生无效定义，因此需要了解对应的语法或设计范式。

备注 #

这是我首次遇到此类问题，在解释型语言中，定义仅在被使用时才会生效是常态，但C++作为编译型语言需要不同的处理方式。

解决方案 #

方案1：C++20 约束（requires子句） #

利用C++20的概念约束特性，让dump方法仅在std::ofstream类型存在时才被声明：

#include <type_traits>

class A{
   double a;
public:
    void dump() requires requires { typename std::ofstream; } {
        std::ofstream ooo("dump.txt"); 
        ooo << a << "\n"; 
        ooo.close();
    }
};

当<fstream>未被引入时，std::ofstream类型不存在，requires约束不满足，dump方法会被编译器视为不存在，类A可以正常编译；当引入<fstream>后，dump方法正常可用，且签名完全符合要求。

方案2：C11/C17 SFINAE 兼容方案 #

如果需要兼容C11或C17版本，可以借助SFINAE（替换失败并非错误）特性，结合成员模板实现（无需将类A模板化）：

#include <type_traits>

class A{
   double a;
public:
    // 当std::ofstream不存在时，该模板无法实例化（相当于dump方法不存在）
    template<typename = typename std::enable_if<false>::type>
    void dump() = delete;

    // 仅当std::ofstream存在时，该模板才会生效
    template<typename = typename std::enable_if<true, typename std::decay<decltype(std::ofstream{})>::type>::type>
    void dump(){
        std::ofstream ooo("dump.txt"); 
        ooo << a << "\n"; 
        ooo.close();
    }
};

当<fstream>未引入时，第二个模板的decltype(std::ofstream{})会触发替换失败，此时只有被delete的第一个dump模板存在，但由于模板参数默认值的enable_if<false>限制，该模板无法被实例化，相当于dump方法不存在；当引入<fstream>后，第二个模板生效，dump方法可以正常调用，签名也符合要求。

方案合规性说明 #

两种方案均满足所有约束条件：

• 未修改dump方法的对外签名（调用时无需额外模板参数）；
• 未使用依赖<fstream>非标准宏的预处理指令；
• 类A无需模板化，派生类可正常继承，无需修改实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user23311233