C++模板类型对象如何选择适配调用方法及实现原理

我需要实现如下形式的通用调用逻辑：

std::string invoke(auto &&x) {
  return to_string(x)
}

但适用于参数x的正确函数取决于x的实际类型，因此需要编写按优先级顺序匹配的分支判断逻辑，伪代码如下：

if (invoke方法可应用于对象x) {
  return invoke(x) 
} else if (invoke_2方法可应用于对象x) {
  return invoke_2(x) 
} ... (实际场景中存在多个待匹配的调用方法) 

目前已知可以使用SFINAE检查指定方法是否可作用于目标对象，但该方案需要编写大量重复代码，使用便捷性较差，希望找到可以避免代码冗余的实现方案。

目前已经编写了可正常运行的实现代码，当存在匹配的to_string()方法时会进入对应分支，否则该分支判定失败，会继续选择后续其他分支，但不清楚该实现能够生效的原理，代码如下：

template <typename F, typename... Args, typename = std::void_t<decltype(std::declval<F>()(std::declval<Args&&>()...))>> 
std::true_type IsImpl(nullptr_t ); 

template <typename...> 
std::false_type IsImpl(...); 

inline auto constexpr is_impl = [] (auto f) constexpr {
    return [] (auto &&... args) constexpr {
        return decltype(IsImpl<decltype(f), decltype(args)&&...>(nullptr)){}; 
    }; 
}; 

auto constexpr to_string_trait_invoke = [](auto &&a) constexpr -> decltype(to_string(a)) {
    return to_string(a); 
}; 

// 运行逻辑代码： 
if constexpr (decltype(type_traits::is_impl(to_string_trait_invoke)(v))::value) {
    return to_string_trait_invoke(v); 
}

整个实现完全基于C++编译期规则实现，没有运行时开销，核心逻辑分为三层：

• 第一层是SFINAE检查核心：两个IsImpl函数模板重载
  • 第一个重载为优先匹配版本：通过std::void_t触发表达式合法性校验，尝试模拟「将Args类型的参数完美转发给F类型的可调用对象执行」的操作，如果该表达式合法（即F可以接收对应Args参数调用），该重载匹配成功，返回std::true_type。形参设置为nullptr_t是为了提升匹配优先级，传入nullptr时编译器会优先选择这个形参更精确的重载。
  • 第二个重载为兜底匹配版本：使用C风格可变参数...作为形参，匹配优先级低于第一个版本。当第一个重载因为表达式非法触发SFINAE替换失败时，编译器就会匹配到这个兜底版本，返回std::false_type。
• 第二层是通用检查包装：is_impl是一个编译期柯里化工厂lambda，传入待检查的可调用对象f后，会返回一个新的通用lambda，该lambda接收任意类型、任意数量的参数，在编译期返回对应IsImpl实例化的结果——也就是编译期常量std::true_type或std::false_type，不需要为每个待检查的函数重复编写SFINAE判断模板。
• 第三层是分支执行逻辑：to_string_trait_invoke将to_string调用封装为统一的可调用对象，通过尾置返回类型decltype(to_string(a))提前暴露调用表达式，配合is_impl即可在编译期判断当前参数v是否支持to_string调用。最后通过C++17的if constexpr编译期分支特性，检查结果为真时保留当前分支代码，为假时直接丢弃当前分支、不产生编译错误，按顺序编写多个分支即可实现按优先级匹配调用的逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CutieDeng