如何让if constexpr具备SFINAE兼容性？解决表达式无效编译问题

问题背景 #

我有一段使用经典SFINAE的代码：

template<class M> auto power(M const& elem) -> decltype(std::norm(elem)) { return std::norm(elem); }

template<class M, class = std::enable_if_t<(M::rank::value >= 1)>>
auto power(M const& array) {
    return accumulate(begin(array), end(array), 0.0, [](auto const& alpha, auto const& omega) { return alpha + power(omega); });
}

这段代码实现了一个跨维度/秩递归的power函数，通过计算低维度子元素的power值，最终得到元素的平方和。

现代C++推荐用if constexpr替代SFINAE，我尝试改写为如下代码：

template<class M>
auto power(M const& array) {
    if constexpr(M::rank::value >= 1) {
        return accumulate(begin(array), end(array), 0.0, [](auto const& alpha, auto const& omega) { return alpha + power(omega); });
    } else {
        return std::norm(array);
    }
}

但这里存在问题：if constexpr中的表达式必须合法，而当元素没有名为rank的成员类型时，编译会直接报错。请问有没有技巧能让if constexpr在表达式无效时仍能正确处理谓词？

解决方案 #

方案1：自定义类型特征检测rank::value的存在性 #

先定义一个类型特征，用来判断目标类型是否包含rank::value成员：

#include <type_traits>

// C++17版本实现
template<typename T, typename = void>
struct has_rank_value : std::false_type {};

template<typename T>
struct has_rank_value<T, std::void_t<decltype(T::rank::value)>> : std::true_type {};

template<typename T>
constexpr bool has_rank_value_v = has_rank_value<T>::value;

// C++20版本可改用requires优化检测精度
// template<typename T, typename = void>
// struct has_rank_value : std::false_type {};

// template<typename T>
// struct has_rank_value<T, std::void_t<typename T::rank>> : std::bool_constant<requires { typename T::rank::value; }> {};

之后在if constexpr中先通过该特征做合法性检测，再判断秩的条件：

#include <numeric>
#include <complex>

template<class M>
auto power(M const& array) {
    if constexpr(has_rank_value_v<M> && M::rank::value >= 1) {
        return std::accumulate(std::begin(array), std::end(array), 0.0, 
            [](auto const& alpha, auto const& omega) { return alpha + power(omega); });
    } else {
        return std::norm(array);
    }
}

方案2：C++20+直接用requires表达式内联检测 #

C++20及以后可以无需额外定义类型特征，直接在if constexpr中用requires表达式完成合法性检测：

#include <numeric>
#include <complex>

template<class M>
auto power(M const& array) {
    if constexpr(requires { M::rank::value; } && (M::rank::value >= 1)) {
        return std::accumulate(std::begin(array), std::end(array), 0.0, 
            [](auto const& alpha, auto const& omega) { return alpha + power(omega); });
    } else {
        return std::norm(array);
    }
}

requires { M::rank::value; }会先验证M是否存在rank成员类型，且rank包含value成员。只有当该检测通过时，才会继续判断M::rank::value >=1；若检测不通过，整个条件会被视为false，自动进入else分支。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者alfC