C++二级模板参数校验报错：是否可解决及方案建议

问题重现 #

用户定义了如下二级模板结构：

类型定义 #

class Type{};
class TypeExt:public Type{};

第一层模板 #

// 类型必须继承自 Type
template<typename T, typename std::enable_if<std::is_base_of<Type, T>::value>::type* = nullptr>
class FirstLevel{};

class FirstLevelSpecialization_1:public FirstLevel<Type>{};
class FirstLevelSpecialization_2:public FirstLevel<TypeExt>{};

第二层模板 #

// 类型必须继承自 FirstLevel
template<typename T, typename std::enable_if<std::is_base_of<FirstLevel, T>::value>::type* = nullptr>
class SecondLevel{};

class SecondLevelSpecialization: public SecondLevel<FirstLevelSpecialization_1>{};

上述最后一行代码报错：Invalid template arguments。用户提出两个问题：

1. 该问题在C++中是否可解决？
2. 若可解决，烦请提供相关解决思路？

问题解答 #

1. 可以解决。

2. 解决思路：

   • 问题本质：FirstLevel是模板类，并非具体类型，std::is_base_of的第一个参数要求是具体类类型，不能是未实例化的模板。而FirstLevelSpecialization_1继承的是实例化后的FirstLevel<Type>，而非FirstLevel模板本身，因此原约束条件不成立，导致模板参数校验失败。

   • 思路一：自定义类型 trait 检测是否继承自任意实例化的FirstLevel
     利用SFINAE机制，编写通用类型判断工具，检查目标类型是否能转换为某个实例化的FirstLevel<U>：

     #include <type_traits>
     
     class Type{};
     class TypeExt:public Type{};
     
     template<typename T, typename std::enable_if<std::is_base_of<Type, T>::value>::type* = nullptr>
     class FirstLevel{};
     
     class FirstLevelSpecialization_1:public FirstLevel<Type>{};
     class FirstLevelSpecialization_2:public FirstLevel<TypeExt>{};
     
     // 类型 trait 实现
     template<typename T>
     auto is_derived_from_firstlevel_impl(int) -> std::true_type;
     
     template<typename T>
     auto is_derived_from_firstlevel_impl(...) -> std::false_type;
     
     template<typename T>
     struct is_derived_from_firstlevel : decltype(is_derived_from_firstlevel_impl<T>(0)) {};
     
     // 针对FirstLevel<U>的直接特化
     template<typename U>
     struct is_derived_from_firstlevel<FirstLevel<U>> : std::true_type {};
     
     // 修改后的SecondLevel模板
     template<typename T, typename std::enable_if<is_derived_from_firstlevel<T>::value>::type* = nullptr>
     class SecondLevel{};
     
     class SecondLevelSpecialization: public SecondLevel<FirstLevelSpecialization_1>{}; // 编译通过
     

   • 思路二：给FirstLevel添加非模板基类
     定义一个非模板基类，让所有实例化的FirstLevel都继承该基类，直接用std::is_base_of检查这个非模板基类即可：

     #include <type_traits>
     
     class Type{};
     class TypeExt:public Type{};
     
     // 新增非模板基类
     class FirstLevelBase {};
     
     template<typename T, typename std::enable_if<std::is_base_of<Type, T>::value>::type* = nullptr>
     class FirstLevel : public FirstLevelBase {};
     
     class FirstLevelSpecialization_1:public FirstLevel<Type>{};
     class FirstLevelSpecialization_2:public FirstLevel<TypeExt>{};
     
     // 检查是否继承自FirstLevelBase
     template<typename T, typename std::enable_if<std::is_base_of<FirstLevelBase, T>::value>::type* = nullptr>
     class SecondLevel{};
     
     class SecondLevelSpecialization: public SecondLevel<FirstLevelSpecialization_1>{}; // 编译通过
     

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Luya