使用模板模板参数时模板参数推导失败

Question

我想创建一个简单的辅助算法，以几何级数填充容器，例如std::vector<T>（第一项是a，n-th 由a * pow(r, n-1) 给出，其中r 是给定的比率）；我创建了以下代码：

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>

template<template <typename> class Container, typename T>
void progression(Container<T>& container, T a, T ratio, size_t N) {
  if(N > 0) {    
    T factor = T(1);  
    for(size_t k=0; k<N; k++) {
      container.push_back(a * factor);
      factor *= ratio;
    }
  }
}

int main() {
  std::vector<double> r;
  progression(r, 10.0, 0.8, static_cast<size_t>(10));

  for(auto item : r) {
    std::cout<<item<<std::endl;
  }

  return 0;
}

在尝试编译时会产生以下错误：

$ g++ geometric.cpp -std=c++11 # GCC 4.7.2 on OS X 10.7.4
geometric.cpp: In function ‘int main()’:
geometric.cpp:18:52: error: no matching function for call to ‘progression(std::vector<double>&, double, double, size_t)’
geometric.cpp:18:52: note: candidate is:
geometric.cpp:6:6: note: template<template<class> class Container, class T> void progression(Container<T>&, T, T, size_t)
geometric.cpp:6:6: note:   template argument deduction/substitution failed:
geometric.cpp:18:52: error: wrong number of template arguments (2, should be 1)
geometric.cpp:5:36: error: provided for ‘template<class> class Container’

Clang 的错误信息更加微妙：

$ clang++ geometric.cpp -std=c++11 # clang 3.2 on OS X 10.7.4 
geometric.cpp:18:3: error: no matching function for call to 'progression'
  progression(r, 10, 0.8, 10);
  ^~~~~~~~~~~
geometric.cpp:6:6: note: candidate template ignored: failed template argument deduction
void progression(Container<T>& container, T a, T ratio, size_t N) {
     ^
1 error generated.

我原以为使用模板模板参数不仅可以推断出容器，还可以推断出容器的value_type（在本例中为T）。

所以，问题是：我怎样才能创建一个能够同时推断容器类型和值类型的通用函数？

我确定我遗漏了一些明显的东西 - 感谢您的耐心和帮助。

编辑（回答）

以下代码按预期运行：

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>

template<template <typename...> class Container, typename T, typename... Args>
void progression(Container<Args...>& container, T a, T ratio, size_t N) {
  if(N > 0) {    
    T factor = T(1);  
    for(size_t k=0; k<N; k++) {
      container.push_back(a * factor);
      factor *= ratio;
    }
  }
}

int main() {
  std::vector<double> r;
  progression(r, 10.0, 0.8, 10);

  for(auto item : r) {
    std::cout<<item<<std::endl;
  }

  return 0;
}

输出：

10
8
6.4
5.12
4.096
3.2768
2.62144
2.09715
1.67772
1.34218

Answer 1

第一个问题是，您忘记了std::vector<> 是一个类模板，它接受两个 模板参数（元素类型和分配器），而不是一个。当您使用模板模板参数时，第二个模板参数具有默认值这一事实无关紧要：

template<template <typename, typename> class Container, typename T, typename A>
//                           ^^^^^^^^                               ^^^^^^^^^^
void progression(Container<T, A>& container, T a, T ratio, size_t N) {
//                         ^^^^
// ...
}

请注意，这将导致无法将 std::map 或 std::unordered_map 的实例作为第一个函数参数传递。因此，我的建议是放弃推断第一个参数是标准容器的实例（标准容器不是那么统一）：

template<typename C, typename T, typename A>
//       ^^^^^^^^^
void progression(C& container, T a, T ratio, size_t N) {
//               ^^
// ...
}

然后您可能想要做的是表达编译时约束，可能通过static_assert 并基于自定义类型特征，C 必须是标准容器。

或者，您可以使用可变参数模板 as suggested by KerrekSB in his answer（但这仍然不会阻止您传入任何其他类型模板的实例，甚至是非容器模板）。

第二个问题在于您调用模板的方式：

progression(r, 10, 0.8, 10);

这里，第二个参数的类型是int，而容器元素的类型是double。这会在执行类型推导时混淆编译器。要么这样称呼它：

progression(r, 10.0, 0.8, 10);

或者允许您的编译器为第二个参数推导出不同的类型（可能 SFINAE 将其限制为可以转换为元素类型的东西）。

Answer 2

容器通常有很多模板参数。幸运的是，可变参数模板中有一个特殊的子句，允许使用一个包来表示任何具体数量的参数：

template <template <typename...> class Container, typename ...Args>
void foo(Container<Args...> const & c)
{
    // ...
}

（即使Container 是非可变模板，特殊子句也会起作用。）

Answer 3

这失败的原因是因为你说中间的两个 args 是相同的类型，而实际上它们不是。例如，中间是浮点数，而另一个是整数。基本上你是说 a 和 ratio 是相同的类型，但在调用中它们是不同的类型