1. 条件特化
SFINAE也就是 “Substitution Failure Is Not An Error” 的缩写。
在实际的开发工作中，有时会有这样一个需求，条件特化。
举一个例子，假设我要实现一个做数组加法的接口(支持整形与浮点数)，一般实现如下
template<typename T>
void Axpy(const int32_t n, const T* alpha, const T* x, T* y) {
for (int32_t i = 0; i < n; ++i) {
y[i] += alpha * x[i];
}
}
而现在，假设存在一个第三方库(我们称为BLAS)，也实现了这个接口。
并且做了一些特殊优化使得性能大幅提升，但是只支持浮点数，接口如下
template<typename T> // static_assert(std::is_floating_point<T>::value, "");
void BlasAxpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y);
假设不使用SFINAE技术，要让我们自己实现的Axpy利用上BLAS优化，就不得不完全特化，如下
template<typename T>
void Axpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y) {
for (int32_t i = 0; i < n; ++i) {
y[i] += alpha * x[i];
}
}
template<>
void Axpy<float>(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y) {
BlasAxpy(n, alpha, x, y);
}
template<>
void Axpy<double>(const int32_t n, const double alpha, const double* x, double* y) {
BlasAxpy(n, alpha, x, y);
}
可以看到，针对float与double，我们写了几乎一样的代码。
虽然功能没有问题，但是不利于维护。
那么，接下来我们就使用SFINAE的方法来避免重复工作吧。
template<bool cond, class T = void>
struct enable_if {};
template<class T>
struct enable_if<true, T> { using type = T; };
template<typename T>
typename enable_if<std::is_integral<T>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y) {
for (int32_t i = 0; i < n; ++i) {
y[i] += alpha * x[i];
}
}
template<typename T>
typename enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y) {
BlasAxpy(n, alpha, x, y);
}
enable_if是标准库定义的帮助类型，为了避免跑题，这里我直接写了一个等价的实现
上面这段代码做到了所谓的条件特化。
在实现整形功能的同时，利用上了BLAS对于浮点类型的优化。并且，没有重复的代码。
接下来，通过分析一次调用的编译过程来解释下这段代码的原理。
比如这样的一个调用
const int32_t n = 32;
float x[n];
float y[n];
Axpy<float>(n, 1.0f, x, y);
编译器会寻找Axpy<float>的实现，那么假设首先尝试与下面的这个接口进行匹配
template<typename T>
typename enable_if<std::is_integral<T>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y);
我们手工做一下模板参数的替换
typename enable_if<std::is_integral<float>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y);
而std::is_integral<float>::value的值显然是false，我们继续替换
typename enable_if<false>::type
Axpy(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y);
到这里，编译器会发现enable_if<false>里面没有type的定义。
这就发生了 “Substitution Failure” ，但是这种情况 “Is Not An Error”。
所以编译器会尝试继续寻找Axpy<float>的实现，而不是报错退出
之后，编译器尝试匹配
template<typename T>
typename enable_if<std::is_floating_point<T>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const T alpha, const T* x, T* y) {
BlasAxpy(n, alpha, x, y);
}
我们仍然做一下模板参数替换
typename enable_if<std::is_floating_point<float>::value>::type
Axpy(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y);
继续替换std::is_floating_point<float>::value的结果
typename enable_if<true>::type
Axpy(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y);
根据之前的定义，enable_if<true>::type的结果是void，继续替换
void Axpy(const int32_t n, const float alpha, const float* x, float* y);
到这里，没有出现任何错误，匹配成功。 到这里，SFINAE的基本原理也已经解释清楚了。
2. Failure or Error ?
那么，什么时候算 “Substitution Failure” （SFINAE Error），什么时候才算 “compile error”呢
根据cppreference的解释
Only the failures in the types and expressions in the immediate context of the function type or its template parameter types are SFINAE errors. If the evaluation of a substituted type/expression causes a side-effect such as instantiation of some template specialization, generation of an implicitly-defined member function, etc, errors in those side-effects are treated as hard errors.
function type和template parameter type很好理解，就是指函数返回类型，函数参数类型，模板参数类型。
而限定 “immediate context”的意思是，假如尝试类型替换的过程中，发生了一些附带过程，比如模板特化,
那么在这些附带过程里发生的错误会被视为编译错误。
比如
template <typename A>
struct B {
using type = typename A::type;
};
template <typename T, typename U = typename B<T>::type>
void foo();
假如T类型里没有定义type，那么进行T的替换时，触发了B<T>的特化（前文的side-effect），而在
B<T>的特化过程中，又引用了T::type，导致B<T>特化失败，
也就是side-effect内发生错误，这种错误会被直接视为编译错误，而不是SFINAE Error。
3. 参考
- https://en.cppreference.com/w/cpp/language/sfinae