模板不会在 C++ 中推断零长度数组的大小

Question

假设我有一个模板函数来推断数组参数的长度。

template <size_t S>
void join(const char d[], const char *(&arr)[S]) { }

如果我这样称呼它，一切都很好：

const char *messages[] = {
    "OK",
    "Not OK",
    "File not found"
};
join("\n", messages);

但是如果我用一个空数组来调用它，像这样：

const char *messages[] = { };
join("\n", messages);

...它无法编译（使用 clang 4.0）：

targs.cpp:9:5: error: no matching function for call to 'join'
    加入（“\n”，消息）；
    ^~~~
targs.cpp:4:6: 注意：候选模板被忽略：替换失败 [with S = 0]
无效连接（常量字符 d[]，常量字符 *(&arr)[S]) { }
     ^
产生 1 个错误。

我猜它与 C++ 不喜欢零长度数组有关，但如果函数不是模板并将长度作为单独的参数，它不会抱怨我将消息声明为零长度数组。

这是怎么回事，有什么好的解决方法吗？

---

我的实际用例是定义 HTTP API 端点采用的参数，看起来像这样：

const api_param_t params[] = {
    { API_TYPE_STRING, "foo" },
    { API_TYPE_UINT64, "bar" },
    { API_TYPE_STRING, "baz" }
}
const api_status_t status_codes[] = { … };
const api_middleware_t middleware[] = { … };

new api_endpoint("/foo", params, status_codes, middleware);

大多数端点至少采用一个参数，但许多端点不采用。看起来这确实是 GCC 和 clang 都实现的扩展（但是，看起来，并不完全……）。我可以想到一些解决方法：

• 将 api_endpoint 构造函数重载为特殊情况的零长度参数（但我需要其中的 2³ 来覆盖每个可零长度的参数），GCC/clang扩展是可以的。

• 不要试图推断数组长度，把它作为一个单独的参数（继续使用零长度数组）

• 对这些参数使用更高级别的数据结构，例如向量

• 使用魔法值表示“空”

……但如果有人有更好的想法，我很想听听他们的意见

Answer 1

这个代码首先是不合法的：

const char *messages[] = { };

以下是我的编译器产生的错误和警告：

main.cpp:6:26: warning: zero size arrays are an extension [-Wzero-length-array]
const char *messages[] = { };
                         ^
main.cpp:7:1: error: no matching function for call to 'join'
join("\n", messages);
^~~~
main:3:6: note: candidate template ignored: substitution failure [with S = 0]: zero-length arrays are not permitted in C++
void join(const char d[], const char *(&arr)[S]) { }
     ^                                       ~
1 warning and 1 error generated.

因此实际上根本不允许使用零长度数组。您的编译器似乎具有零长度数组的扩展，但是，它不涵盖这种特定情况。扩展有时就是这样，因为扩展的工作量较少，可以使它们与整个语言保持一致。

解决方法取决于您需要零长度数组的原因以及您在其他地方如何使用它。一种解决方法可能是改用单元素数组。

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这里有一个解决方法。由于扩展不允许将数组大小推导为零，因此添加了一个不需要此推导的重载：

template <size_t S>
void join(const char d[], const char *(&arr)[S]) {
    std::cout << "array length > 0\n";
}

void join(const char d[], const char *(&arr)[0]) {
    std::cout << "extension, zero length array\n";
}

int main() {
    const char *messages[] = {
        "OK",
        "Not OK",
        "File not found"
    };
    join("\n", messages);

    const char *messages2[] = { };
    join("\n", messages2);
}

您应该记住，这是使用扩展而不是可移植代码。您可能更喜欢编写可移植代码以避免被锁定在任何特定的 C++ 实现中。您可以通过将标志 -Wzero-length-array 添加到您的构建中来查看您对该扩展的依赖程度。