为什么数组类型不会衰减为类模板的指针？

Question

我们知道arrays decay to pointers in function templates 并且要采用数组类型参数，我们需要使用数组引用来声明我们的函数模板：

template<class T, std::size_t N>
std::size_t number_of_elements(T (&ary)[N]) {
  return N;
}

但是，为什么我们不需要在类模板中声明数组引用参数呢？下面的代码显示了这一点，并在 C++11 下编译。

template<class T>
struct cls_number_of_elements {};

template<class T, std::size_t R>
struct cls_number_of_elements<T[R]> {
  static const int N = R;
};

char ary[] = "12345";
auto const N = cls_number_of_elements<decltype(ary)>::N;
char ar2[N];

Answer 1

您所说的“衰减”是从参数推导函数模板参数时发生的事情。我已经发布了更完整的解释here。

当你为模板参数显式提供值时，没有推演步骤；您明确提供的值正是参数所采用的值。

使用类模板，永远不会有参数推导；它们必须始终明确提供其参数。

示例：

template<typename T> void f(T t) {}
template<typename T> struct S { void f(T t) {} };

...

int x[27];
f(x);               // Type deduction: decay occurs, T = int *
f<int *>(x);        // No deduction. T = int *
f<int[27]>(x);      // No deduction. T = int[27]
S<int[27]>().f(x);  // No deduction. T = int[27]

在后两种情况下，调整仍然发生。 [temp.deduct]/3 明确重申这一点：当T 是数组类型时，函数参数 T t 意味着t 具有指针类型，其方式完全相同：

void g(int t[27])

实际上指定t 的类型为int *。

Answer 2

来自 C++11 标准：

7.1.6.2 简单类型说明符

4decltype(e)表示的类型定义如下：

——如果e是一个无括号的id-expression或一个无括号的类成员访问（5.2.5），decltype(e)是e命名的实体的类型。如果没有这样的实体，或者如果e 命名了一组重载函数，则程序是非良构的；

——否则，如果e是一个xvalue，decltype(e)是T&&，其中T是e的类型；

——否则，如果e是一个左值，decltype(e)就是T&，其中T是e的类型；

——否则，decltype(e) 是 e 的类型。

给定

char ary[] = "12345";

decltype(ary)表示ary的类型（一个无括号的id-expression），即char[6]。

decltype 的用户友好描述可以在 http://en.cppreference.com 找到。

Answer 3

在 C 和 C++ 标准和this answer 之间，看起来解释是：

4.2 数组到指针的转换

1. 类型为“NT”或“T 未知边界数组”类型的左值或右值可以转换为右值 类型为“指向T 的指针”。结果是指向数组第一个元素的指针。

看起来这种转换确实发生在函数模板中推导出的模板参数中

number_of_elements(ary)

但对于类模板中的模板参数不是

cls_number_of_elements<char[5]>

和显式类型的函数模板

number_of_elements<char[5]>(ary)

因为这些类型没有被推断出来。

Answer 4

查看代码，我有一个非常简短的解释，与类和函数模板之间的区别没有任何关系：

对于number_of_elements，数组的“类型”是T[N]。示例适用于cls_number_of_elements，其中“类型”为T[R]。 在这两种情况下，T 将变为 char 而 N 分别。 R 变为 6。 您需要 & 的唯一原因是您不能按值传递 c 数组。 （参见@bku_drytt 的分析器）