推断/擦除模板模板参数的类型

Question

当使用 template template 参数时，我怎样才能推导出或删除 template template 的模板类型？

考虑以下 SSCCE：

#include <cstdint>
#include <cstddef>
#include <iostream>
using namespace std;

template<int i>
struct Value { };

template<int i>
struct BadValue { };

template<typename... G>
struct Print;

template<template<int> class ValueType, int... Is>
struct Print< ValueType<Is>... > {
    static void print() {
        const int is[] = { Is... };
        for (int i: is)
            cout << i;
        cout << endl;
    }

};

using V1 = Value<1>;
using V2 = Value<2>;
using V3 = Value<3>;
using BV = BadValue<1>;

int main() {
    Print<V2, V1, V2, V3>::print(); // <-- fine
    Print<V2, V1, V2, BV>::print(); // <-- BV used by accident
}

将Print 类的template<int> class ValueType 参数推导出为像Value 和BadValue 类这样的模板类强制Print 类的参数包中的所有模板参数都是相同的特化ValueType 模板类 - 这是故意的。也就是说，main() 函数中的第二行会导致编译时错误，因为无法推断出ValueType 参数以匹配Value 和BadValue 类。如果用户在使用Print 模板时不小心尝试混合模板，则会出现编译时错误，这提供了一些诊断。

然而，上述实现仍然为ValueType 模板模板参数的内部模板参数固定了int 类型。我怎样才能擦除它并推导出它？

一般来说，当推导一个模板模板参数时，如何访问inner模板参数？

Answer 1

如果我理解正确，您希望Print<V2, V1, V2, VB>::print(); 生成一个更易于理解的错误。

为此，我能想到的最好的办法就是与static_assert()s 合作。

在这种特殊情况下——Print 是一个 struct，只实现了部分专业化，没有实现通用版本——一个不是真的但简单的解决方案是可用的：实现通用版本以给出 static_assert() 错误带有您选择的消息。

举例

template <typename ... G>
struct Print
 {
   static_assert( sizeof...(G) == 0, "not same int container for Print<>");

   static void print()
    { };
 };

template <template<int> class ValueType, int ... Is>
struct Print< ValueType<Is>... >
 {
   static void print()
    {
      using unused = int const [];

      (void)unused { (std::cout << Is, 0)... };

      std::cout << std::endl;
    }
 };

不幸的是，这个解决方案接受为有效的Print<>；不知道对你有没有好处。

另一个（更好，恕我直言，但更精细）解决方案可以将Print 部分专业化转换为接受可变参数int 容器（可变参数ValueTypes 而不是固定ValueType）的专业化，并且在@ 987654332@，检查（使用自定义类型特征）所有容器是否相同。

举个例子，使用以下自定义类型特征

template <template <int> class ...>
struct sameCnts : public std::false_type
 { };

template <template <int> class C0>
struct sameCnts<C0> : public std::true_type
 { };

template <template <int> class C0, template <int> class ... Cs>
struct sameCnts<C0, C0, Cs...> : public sameCnts<C0, Cs...>
 { };

您可以编写Print 特化如下

template <template <int> class ... Cs, int ... Is>
struct Print< Cs<Is>... >
 {
   static_assert(sameCnts<Cs...>{}, "different containers in Print<>");

   static void print()
    {
      using unused = int const [];

      (void)unused { (std::cout << Is, 0)... };

      std::cout << std::endl;
    }
 };

如果你会使用C++17，你可以使用折叠并且可以编写类型特征

template <template <int> class, template <int> class>
struct sameCnt : public std::false_type
 { };

template <template <int> class C>
struct sameCnt<C, C> : public std::true_type
 { };

template <template <int> class C0, template <int> class ... Cs>
struct sameCnts
   : public std::bool_constant<(sameCnt<C0, Cs>::value && ...)>
 { };

和（在print()方法中也使用折叠）Print如下

template <template <int> class ... Cs, int ... Is>
struct Print< Cs<Is>... >
 {
   static_assert( sameCnts<Cs...>{}, "different containers in Print<>");

   static void print()
    { (std::cout << ... << Is) << std::endl; }
 };

-- 编辑--

OP 询问

但是我怎样才能让 Print 类也接受，例如，专门用于双非类型值而不是 int 非类型值的类型？

不确定你想要什么但是（记住double 值不能是模板非类型参数）我想你想要一个Print 接受具有非类型模板参数的类型，当此非类型模板参数的类型不像您的示例中那样固定 (int)。

对于 C++11 和 C++14，我认为有必要明确非类型值的类型。

我的意思是......如果你写Print如下

template <typename ...>
struct Print;

template <typename T, template <T> class ... Cs, T ... Is>
struct Print< T, Cs<Is>... >
 {
   static_assert(sameCnts<Cs...>{}, "different containers in Print<>");

   // ...
 };

你必须这样使用它

Print<int, V2, V1, V2, V3>::print();

这将int（或long，或其他）解释为第一个模板参数。这是因为无法推断出int 类型。

从C++17开始你可以使用auto作为非类型模板参数的类型，所以你可以写成Print如下

template <typename ...>
struct Print;

template <template <auto> class ... Cs, auto ... Is>
struct Print< Cs<Is>... >
 {
   static_assert( sameCnts<Cs...>{}, "different containers in Print<>");

   static void print()
    { (std::cout << ... << Is) << std::endl; }
 }; 

而且不需要明确类型，你可以写

Print<V2, V1, V2, V3>::print();

在这种情况下，您还必须在sameCnt 和sameCnts 中使用auto 而不是int。

Answer 2

如果你在 C++17 中工作，你可以declare non-type template parameter with auto，所以只需将Is 声明为auto...，并尽可能在函数定义中使用auto 而不是int。

当然，由于Is的元素类型可能不同，所以可能无法声明数组is。相反，您可以改用std::tuple 和print the tuple。

// print_tuple is used to print a tuple

template<std::size_t I = 0, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I == sizeof...(Tp)>::type
  print_tuple(const std::tuple<Tp...>&)
  { }

template<std::size_t I = 0, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I < sizeof...(Tp)>::type
  print_tuple(const std::tuple<Tp...>& t)
  {
    std::cout << std::get<I>(t);  
    print_tuple<I + 1, Tp...>(t);
  }

// ...

template<template<int> class ValueType, auto... Is>
                                     // ^^^^
struct Print< ValueType<Is>... > {
    static void print() {
        print_tuple(std::make_tuple(Is...)); // make a tuple, and print it
    }
};

LIVE EXAMPLE

上述模式（创建一个元组然后处理该元组）允许您将一些复杂的函数应用于参数包Is。但是，如果您只想打印包，也可以使用 C++17 功能 fold expression 代替，这样更简单。

template<template<int> class ValueType, auto... Is>
                                     // ^^^^
struct Print< ValueType<Is>... > {
    static void print() {
        (std::cout << ... << Is); // fold expression, also C++17 feature
    }
};

LIVE EXAMPLE