如何根据类型是否支持<运算符选择std::queue或std::priority_queue？

方案1：C++17及更早版本（基于void_t和SFINAE） #

首先需要正确实现类型特性来检测F是否支持<运算符，再通过SFINAE隔离两个分支的实例化：

#include <queue>
#include <utility>
#include <type_traits>

// 基础模板，默认标记为不支持<
template <typename T, typename = void>
struct has_less : std::false_type {};

// 当T支持a < b时，匹配此特化
template <typename T>
struct has_less<T, std::void_t<decltype(std::declval<T>() < std::declval<T>())>> : std::true_type {};

// 辅助变量模板，简化使用
template <typename T>
constexpr bool has_less_v = has_less<T>::value;

// 分情况定义QueueImpl
template <typename F, typename S, bool = has_less_v<F>>
struct QueueImpl;

// 支持<的分支：使用priority_queue
template <typename F, typename S>
struct QueueImpl<F, S, true> {
    using type = std::priority_queue<std::pair<F, S>>;
};

// 不支持<的分支：使用queue
template <typename F, typename S>
struct QueueImpl<F, S, false> {
    using type = std::queue<std::pair<F, S>>;
};

// 最终别名
template <typename F, typename S>
using Queue = typename QueueImpl<F, S>::type;

方案优势 #

• has_less特性能准确在编译期判断F的<运算符支持情况，解决了之前SFINAE条件错误导致的匹配问题。
• 两个QueueImpl特化互斥，仅符合条件的分支会被实例化，不会像std::conditional那样触发未选中分支的编译错误。

方案2：C++20及以上版本（基于Concepts） #

利用C++20的Concepts可以写出更简洁直观的实现：

#include <queue>
#include <utility>

// 定义Concept：检测类型是否支持<运算符
template <typename T>
concept LessComparable = requires(T a, T b) {
    { a < b } -> std::convertible_to<bool>;
};

// 结合conditional_t和Concept实现分支选择
template <typename F, typename S>
using Queue = std::conditional_t<LessComparable<F>,
                                 std::priority_queue<std::pair<F, S>>,
                                 std::queue<std::pair<F, S>>>;

方案优势 #

• C++20中std::conditional_t配合Concept使用时，编译器只会实例化选中的分支，避免了无效分支的编译错误。
• 代码结构更简洁，可读性更高，无需额外编写类型特性模板。

测试示例 #

// 支持<的类型
struct A {
    int val;
    bool operator<(const A& other) const {
        return val < other.val;
    }
};

// 不支持<的类型
struct C {};

int main() {
    // Queue<A, int> 对应std::priority_queue<std::pair<A, int>>
    Queue<A, int> pq;
    pq.push({A{1}, 100});
    
    // Queue<C, int> 对应std::queue<std::pair<C, int>>
    Queue<C, int> q;
    q.push({C{}, 200});
    
    return 0;
}

关键注意点 #

• 若之前的SFINAE实现总是匹配std::queue分支，大概率是类型检测条件写得有误，比如未正确使用declval或void_t，上述has_less是标准的正确写法。
• 禁止直接使用无分支隔离的std::conditional，否则会因实例化无效分支触发编译错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ziyuan