なぜD言語にはSFINAEが無いのか

D言語 Advent Calendar 2013の七日目の記事です。

なんと、D言語にはテンプレートがある一方、 SFINAEがありません！！ これについて、多くのC++erの方々が疑問に思うはずです。では、C++でSFINAEを使って実現できることは、D言語ではどのように実現されているのでしょう？

__traits(compiles)

D言語のTraitには、compilesなる命令があります。これは、 意味的に正しい（コンパイルが通る）シンボルや型や式が渡された時、trueを返す というものです。文を渡したい時はラムダ式が、宣言を渡したいときには無名クラスnew式が、それぞれイディオム的に使われます。

invalid.d

pragma(msg, __traits(compiles, hoge));
pragma(msg, __traits(compiles, 3[1]));
pragma(msg, __traits(compiles, { const int i = 1; i = 2; }));
pragma(msg, __traits(compiles, new class{ void f(){ return 0; } }()));
pragma(msg, __traits(compiles, new class{ void f(){} void f(){} }()));

pragma(msg)は、コンパイル時にメッセージを出力するものです。

shell

$ dmd -main invalid.d
false
false
false
false
false

正しくないコードが渡されると、falseになっていることが分かります。

テンプレートの制約

テンプレートには、制約と呼ばれる式を付けることが出来ます。制約がtrueになる時のみ、そのテンプレートにマッチします。

constrait.d

import std.stdio;

template abs(int i) if(i >= 0)
{
    enum abs = i;
}

template abs(int i) if(i < 0)
{
    enum abs = -i;
}

void main()
{
    writeln(abs!(-1));
    writeln(abs!(1));
}

D言語のテンプレートは、C++で例えるとテンプレート名前空間なので、気をつけてください。さらに、テンプレート内部でテンプレート名と同名のシンボルがあった場合、そのシンボルの指定を省略する必要があります。上のコードの場合、本来はabs!(-1).absと書く場所を、abs!(-1)と省略する必要があるというわけです。

shell

$ rdmd constraint.d
1
1

ちゃんとマッチするテンプレートを制御できています。

組み合わせる

上の2つの機能を組み合わせると、C++のSFINAEで実現していることが、D言語でも実現できます。例として、引数なしで呼べる関数が渡されたらそれを呼び、そうでなければ適当になにかをするテンプレート関数を作ってみます。

call.d

import std.stdio;

template call(alias func) if(__traits(compiles, func()))
{
    void call()
    {
        func();
    }
}

template call(alias func) if(!__traits(compiles, func()))
{
    void call()
    {
        writeln("cannot call");
    }
}

void func1(int i)
{
    writeln("func1");
}

void func2()
{
    writeln("func2");
}

void main()
{
    call!(func1)();
    call!(func2)();
}

上と同様に、call!(func1).call()と書く部分をcall!(func1)()と省略して書く必要があります。

shell

$ rdmd call.d
cannot call
func2

ちゃんと動いています。

まとめ

まとめると、__traits(compiles)とテンプレート制約を組み合わせて使うと、 まさにC++のSFINAEのようなことが可能になります！！やった！！！