是否可以使用c++20之前的基类类型专门化一个c++模板？

Question

template<typename T>
struct is_message : std::false_type {};


template<typename T>
class Publisher {
static_assert(is_message<T>::value, "This message type is not supported");
public:
  void Publish(T& msg) {}
};

之前的代码是来自第三方库的简化草图（ROS2 很简陋，我们不应该更改此代码库）， 它使用类型特征

is_message

将消息类型限制为其生成的 IDL C++ 消息，该消息生成代码来专门化先前的类型特征模板，如下所示：

class GeneratedIdlMessageX {
public:
};
template<> struct is_message<GeneratedIdlMessageX> : std::true_type {};

然后用户可以像这样删除正在工作的发布者：

#include <ros2_headers.h>
#include <ros2idl_generated_message.h>

Publisher<GeneratedIdlMessageX> publisher;

现在的问题是我们也想支持 protobuf 消息，但我们无法修改 protobuf IDL 代码生成来添加此专门化。 因此，我们必须在每个 protobuf 消息发布声明上手动添加此专业化，如下所示：

#include <ros2_headers.h>
#inlcude <protobuf_generated_message.h>

template<> struct is_message<ProtoBufMessageY> : std::true_type {};

Publisher<ProtoBufMessageY> publisher;

怎样才能省掉这个烦人的工作呢？

一个直接的想法是引入一个预定义的通用标头，它将所有 protobuf 生成的消息专门用于发布者用户。 考虑到所有protobuf生成的c++消息都是从

MessageLite

继承的，我尝试直接专门化基类，显然它不起作用：

// of course this won't work
template <> struct is_message<protobuf::MessageLite> : std::true_type{};

现在我因为无法修改第三方（ros2）和 protobuf IDL 生成代码而陷入困境，感谢任何帮助。

注意：编译和运行环境限制c++标准低于c++17（c++20概念不可用）。

Answer 1

C++20 概念的救援：

template <std::derived_from<protobuf::MessageLite> T>
struct is_message<T> : std::true_type {};

在 C++17 及更早版本中，这只能通过主模板的配合来实现，主模板必须包含虚拟模板参数：

template <typename T, typename = void>
struct is_message : std::false_type {};

template <typename T>
struct is_message<T, std::enable_if_t<std::is_base_of_v<protobuf::MessageLite, T>>>
    : std::true_type {};

如果库缺少此模板参数，最好将其报告为错误。

Answer 2

在 C++20 中，您可以使用其他一些解决方案。不幸的是，你的双手被 C++17 束缚了。

一个非常肮脏的解决方案是这样的：

template <typename T>
struct Message;

template<typename T>
struct is_message<Message<T>> : std::true_type {};

template <typename T>
class Publisher<Message<T>> : public Publisher<T> {
public:
    using Publisher<T>::Publisher; // inherit all constructors
};

您为

is_message

和

Publisher

定义部分特化，以便

is_message

检查成功。 然后可以像这样使用：

Publisher<Message<ProtoBufMessageX>> publisher;

此解决方案显然有一个缺点，即您需要对所有协议缓冲区消息使用

Message

包装器。 为了隐藏这个丑陋之处，您可以添加一个方便的别名：

// If upgraded to C++20, this could eventually be turned into just
//   = Publisher<T>
template <typename T>
using PublisherType = Publisher<Message<ProtoBufMessageX>>;

PublisherType<ProtoBufMessageX> publisher;

另一个选项是分别为每条消息定义显式专业化，就像您建议的那样：

template<> struct is_message<ProtoBufMessageX> : std::true_type {};
template<> struct is_message<ProtoBufMessageY> : std::true_type {};
template<> struct is_message<ProtoBufMessageZ> : std::true_type {};
// ...