C++：如何通过模板模板参数偏特化简化嵌套模板类检测

需求是编写特质类test_for_A，用于判断特定类A是否出现在任意嵌套的模板类型中（例如B<C<A<int>>>属于存在A的情况）。当前实现需要为所有非A的模板类编写重复的部分特化，希望找到更简洁的实现方式，可使用任意C++标准。

现有代码示例：

#include<cassert>

template<class T> class A;
template<class T> class B;
template<class T> class C;
template<class T> class D;

// 基础特质类模板
template<class T> struct test_for_A;

// 匹配A<T>的特化
template<class T> struct test_for_A< A<T> >
{
  constexpr static bool value = true;
};

// 匹配B<T>的特化（需要为每个非A类重复编写）
template<class T> struct test_for_A< B<T> >
{
  constexpr static bool value = test_for_A<T>::value;
};

// 尝试用模板模板参数简化，但写法错误（T不是模板）
template<class T, class T1>
struct test_for_A< T<T1> >
{
  constexpr static bool value = test_for_A<T1>::value;
};

int main()
{
  assert( test_for_A< B<A<B<int>>>::value );
}

尝试用模板模板参数的部分特化替代重复代码，但写法无效，询问是否有更优实现方式。

方法1：适配单参数模板类的简洁实现 #

要匹配任意单参数模板类（除A外），需正确使用模板模板参数声明特化，结合标准库的std::true_type/std::false_type简化代码：

#include<cassert>
#include<type_traits>

template<class T> class A;
template<class T> class B;
template<class T> class C;
template<class T> class D;

// 基础模板：默认情况（非模板类型/未匹配类型）返回false
template<class T> struct test_for_A : std::false_type {};

// 匹配A<T>的特化：直接返回true
template<class T> struct test_for_A< A<T> > : std::true_type {};

// 匹配任意单参数模板类，递归检查内部类型
template<template<class> class T, class U>
struct test_for_A< T<U> > : test_for_A<U> {};

int main()
{
  static_assert(test_for_A< B<A<B<int>>>::value, "A exists");
  static_assert(!test_for_A< B<C<D<int>>>::value, "A does not exist");
}

核心逻辑：将特化的第一个参数声明为template<class> class T（模板模板参数），即可匹配所有单参数模板类，递归检查其内部类型参数是否包含A。

方法2：适配任意参数数量的模板类（C++11及以上） #

如果需要支持多参数模板类（比如template<class T, class U> class E;），可以用可变模板参数的模板模板参数结合std::disjunction（C17引入，C11可自行实现类似逻辑）：

#include<cassert>
#include<type_traits>

template<class T> class A;
template<class T> class B;
template<class T, class U> class E;

template<class T> struct test_for_A : std::false_type {};

template<class T> struct test_for_A< A<T> > : std::true_type {};

// 匹配任意参数数量的模板类，检查所有模板参数是否包含A
template<template<class...> class T, class... Args>
struct test_for_A< T<Args...> > : std::disjunction<test_for_A<Args>...> {};

int main()
{
  static_assert(test_for_A< B<A<int>> >::value);
  static_assert(test_for_A< E<int, A<double>> >::value); // 多参数模板中包含A
  static_assert(!test_for_A< E<int, double> >::value);
}

逻辑说明：std::disjunction会遍历所有模板参数，只要其中任意一个参数包含A，就返回true，完美适配任意嵌套深度和参数数量的模板类。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ritter