C++17使用std::enable_if限制模板拷贝构造仅接受父节点的问题

报错成因 #

static_assert编译失败和拷贝消除无关，根源是std::function的构造函数的类型兼容性检查逻辑：
当执行auto f4 = f<4>{f3};时，f<4>的类型是std::function<void(node<4> const&)>，编译器需要验证传入的f<3>（类型为std::function<void(node<3> const&)>）是否可调用：即是否能将node<4> const&类型的参数传入接收node<3> const&的函数。这一步会触发编译器隐式检查是否存在node<3>(node<4> const&)的转换构造函数，进而实例化了模板参数N=3、O=4的模板构造函数，最终触发static_assert(3 > 4)的编译错误。

正确约束实现 #

C++17下用std::enable_if做SFINAE约束是最常规的实现方式，只需要将注释的约束逻辑打开即可，推荐将约束写在非类型模板参数位置，避免和其他模板构造函数的默认类型参数冲突：

#include <functional>
#include <iostream>

template<int N>
struct node {
    node() {
        std::cout << "def-ctor  N=" << N << "\n";
    }

    node(node const&) {
        std::cout << "cpy-ctor  N=" << N << "\n";
    }

    // 仅允许N > O的场景，也就是从数值更小的父节点拷贝构造
    template<int O, std::enable_if_t<(N > O), int> = 0>
    node(node<O> const&) {
        std::cout << "cpy-ctor  N=" << N << " O=" << O << "  N > O\n";
    }
};

约束逻辑说明 #

• SFINAE规则会在模板实参推导阶段，将不满足N > O的构造函数从重载集中直接剔除，不会进入实例化步骤，也就不会触发硬编译错误
• 模板构造函数不会被识别为同类型的拷贝构造函数，同类型拷贝时会优先调用单独定义的node(node const&)，逻辑不会冲突
• 当编译器检查std::function的参数兼容性时，发现不存在node<3>(node<4> const&)的可行构造函数，会自动判定f<3>到f<4>的转换不可行，不会触发额外错误

方案对比说明 #

如果可以升级到C20，直接用concept约束写法会更简洁易读，但在C17标准下，上述enable_if的实现已经是最优方案，没有额外的运行时开销，编译期检查的效果和C++20的concept完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者303