C++11 CRTP检测派生类size方法：两段代码为何结果不同？

为什么第一段代码可行？ #

第一段代码中，IsContainer的has_size是成员模板函数，核心在于模板的延迟实例化和**SFINAE（替换失败并非错误）**机制：

• 当定义struct Container : IsContainer<Container>时，基类IsContainer<Container>会被隐式实例化，但仅会实例化类的框架，不会实例化成员模板函数has_size。
• 静态常量value的初始化表达式has_size<Derive>(nullptr)，其实际的函数重载解析和模板实例化会延迟到value被实际使用时（即main函数中访问obj.value的时刻）。
• 此时Container已完成完整定义，编译器可正确解析&Container::size，因此第一个has_size重载被选中，返回true；对于NonContainer，第一个重载的decltype(&NonContainer::size)会触发SFINAE，编译器自动选择...版本的重载，返回false。

对应的第一段代码：

#include <iostream>

template<typename Derive> struct IsContainer {
    template<typename Der> static constexpr bool has_size( decltype(&Der::size) ) { return true;  }
    template<typename Der> static constexpr bool has_size(...)                    { return false; } 
                           static constexpr bool value = has_size<Derive>(nullptr);
};

struct Container : IsContainer<Container> {
    const unsigned int size();
};

struct NonContainer : IsContainer<NonContainer> {};

int main() {
    Container obj;
    std::cout << obj.value << std::endl;
}

为什么第二段代码编译错误？ #

第二段代码移除了has_size的模板参数，使其成为普通成员函数：

#include <iostream>

template<typename Derive> struct IsContainer {
    static constexpr bool has_size( decltype(&Derive::size) ) { return true;  }
    static constexpr bool has_size(...)                       { return false; }
    static constexpr bool value = has_size(nullptr);
};

struct Container : IsContainer<Container> {
    const unsigned int size();
};

struct NonContainer : IsContainer<NonContainer> {};

int main() {
    Container obj;
    std::cout << obj.value << std::endl;
}

错误原因在于：

• 普通成员函数的参数类型必须在类模板IsContainer<Derive>实例化时就确定。当定义Container : IsContainer<Container>时，IsContainer<Container>被立即实例化，此时Container是不完全类型——编译器还未处理完它的成员声明，无法解析&Container::size，因此触发incomplete type 'Container' used in nested name specifier错误。
• 核心区别是：普通函数的类型检查是即时的，而模板函数的类型检查是延迟到实例化时进行的。

修复第二段代码的提示 #

要修复这个问题，核心是让&Derive::size的解析延迟到Derive成为完整类型之后，即利用模板的延迟实例化特性。最简单的修复方式是恢复has_size的模板参数（回到第一段代码的写法）；如果想保留类似第二段的结构，也可以将value的初始化改为依赖模板的函数调用，比如：

template<typename Derive> struct IsContainer {
    template<typename Der>
    static constexpr bool has_size(decltype(&Der::size)) { return true; }
    template<typename Der>
    static constexpr bool has_size(...) { return false; }

    // 用模板lambda包裹，延迟实例化（C++14及以上支持）
    static constexpr bool value = []{ return has_size<Derive>(nullptr); }();
};

若需兼容C++11，可改用辅助模板函数实现延迟：

template<typename Derive> struct IsContainer {
    template<typename Der>
    static constexpr bool has_size(decltype(&Der::size)) { return true; }
    template<typename Der>
    static constexpr bool has_size(...) { return false; }

    template<typename D>
    static constexpr bool get_value() { return has_size<D>(nullptr); }

    static constexpr bool value = get_value<Derive>();
};

本质都是利用模板只有在被使用时才会实例化的特性，避免在基类实例化时就解析不完全类型的成员。

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