如何在C++模板类中基于模板参数条件实现模板函数

要实现仅当should_use_c_cast == true时才允许实例化cast()方法，可通过以下几种方式实现：

方法1：显式特化成员函数模板 #

针对should_use_c_cast=true的场景显式特化cast()方法，当模板参数为false时，编译器会因找不到对应实现而阻止调用：

// 原类定义保持不变
template <size_t size_of_allocated_memory_in_bytes>
class malloc_ptr
{
private:
    void* ptr;

public:
    malloc_ptr()
        : ptr(malloc(size_of_allocated_memory_in_bytes)) {}

    template <typename cast_type , bool should_use_c_cast>
    cast_type cast();

    ~malloc_ptr() noexcept
        { free(ptr); }
};

// 仅特化should_use_c_cast=true的情况
template<size_t size_of_allocated_memory_in_bytes> 
template<class cast_type> 
cast_type malloc_ptr<size_of_allocated_memory_in_bytes>::cast<cast_type, true>()
{
    return reinterpret_cast<cast_type>(ptr);
}

方法2：使用SFINAE（C++11及以上） #

借助std::enable_if在编译阶段过滤掉should_use_c_cast=false的无效情况：

#include <type_traits>

template <size_t size_of_allocated_memory_in_bytes>
class malloc_ptr
{
private:
    void* ptr;

public:
    malloc_ptr()
        : ptr(malloc(size_of_allocated_memory_in_bytes)) {}

    // 仅当should_use_c_cast为true时，该函数模板才会被编译器识别
    template <typename cast_type , bool should_use_c_cast,
              typename = std::enable_if_t<should_use_c_cast>>
    cast_type cast();

    ~malloc_ptr() noexcept
        { free(ptr); }
};

template<size_t size_of_allocated_memory_in_bytes> 
template<class cast_type, bool should_use_c_cast, typename> 
cast_type malloc_ptr<size_of_allocated_memory_in_bytes>::cast()
{
    return reinterpret_cast<cast_type>(ptr);
}

方法3：使用C++20 requires表达式 #

C++20的requires表达式可更直观地声明函数的可用条件：

template <size_t size_of_allocated_memory_in_bytes>
class malloc_ptr
{
private:
    void* ptr;

public:
    malloc_ptr()
        : ptr(malloc(size_of_allocated_memory_in_bytes)) {}

    // 直接限定仅允许should_use_c_cast=true的情况
    template <typename cast_type , bool should_use_c_cast>
    requires (should_use_c_cast == true)
    cast_type cast();

    ~malloc_ptr() noexcept
        { free(ptr); }
};

template<size_t size_of_allocated_memory_in_bytes> 
template<class cast_type, bool should_use_c_cast> 
requires (should_use_c_cast == true)
cast_type malloc_ptr<size_of_allocated_memory_in_bytes>::cast()
{
    return reinterpret_cast<cast_type>(ptr);
}

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