c++中的字符串模板参数

Question

在 c++ 中使用模板时，有时我需要将字符串作为值模板参数传递。

我发现很难理解为什么某些参数是允许的，而其他的则不是。

例如，如果是类的静态成员，则 const char * 可以作为模板参数给出，如果在外部定义则不能。

我做了一个小程序来测试所有这些，注释不编译的行。我还根据编译器输出做了一些假设，但它们可能是错误的。

模板参数值的规则是什么。我看到该对象需要外部链接，但一个 bool 被授权，尽管它显然没有任何类型的链接。

#include <iostream>
using namespace std;

struct tag {
    static char array[];
    static const char carray[];
    static char *ptr;
    static const char *cptr;
    static const char *const cptrc;
    static string str;
    static const string cstr;
};
char tag::array[] = "array";
const char tag::carray[] = "carray";
char *tag::ptr = (char*)"ptr"; // cast because deprecated conversion
const char *tag::cptr = "cptr";
const char *const tag::cptrc = "cptrc";
string tag::str = "str";
const string tag::cstr = "cstr";


namespace ntag {
    char array[] = "array";
    const char carray[] = "carray";
    char *ptr = (char *)"ptr"; // cast because deprecated conversion
    const char *cptr = "cptr";
    const char *const cptrc = "cptrc";
    string str = "str";
    const string cstr = "cstr";
};

template <class T, T t>
void print() { cout << t << endl; };

int main()
{
    cout << "-- class --" << endl;
    // Works
    print<char *, tag::array>();
    print<const char *, tag::carray>();

    // Does not work because it is a lvalue ?
    // print<char *, tag::ptr>();
    // print<const char *, tag::cptr>();
    // print<const char *const, tag::cptrc>();

    // Template type param must be a basic type ?
    // print<string, tag::str>();
    // print<const string*, tag::cstr>();

    cout << "-- namespace --" << endl;
    // Works
    print<char *, ntag::array>();

    // No external linkage ?
    // print<const char *, ntag::carray>();

    // Does not work because it is an lvalue ?
    // print<char *, ntag::ptr>();
    // print<const char *, ntag::cptr>();
    // print<const char *const, ntag::cptrc>();

    // The type of a template value param must a basic type
    // print<string, ntag::str>();
    // print<const string*, ntag::cstr>();
}

Answer 1

当使用非类型模板参数时，您需要指定一个常量。当非类型模板参数是指针或引用时，指定一个可以在链接时确定的常量就足够了。在任何情况下，编译器都不会接受任何可能在链接时间之后发生变异的东西。甚至在链接时初始化的变量也初始化得太晚了：

print<char *, tag::array>();               // OK: the address of the array won't change
print<const char *, tag::carray>();        // OK: the address of the array won't change
print<char *, tag::ptr>();                 // not OK: tag::ptr can change
print<const char *, tag::cptr>();          // not OK: tag::ptr can change
print<const char *const, tag::cptrc>();    // not OK: a [run-time initialized] variable
print<string, tag::str>();                 // not OK: few types are supported (*)
print<const string*, tag::cstr>();         // not OK: tag::cstr has a different type
print<const string*, &tag::cstr>();        // (added) OK: address won't change

print<char *, ntag::array>();              // OK: address of array won't change
print<const char *, ntag::carray>();       // OK: address of array won't change (**)
print<char *, ntag::ptr>();                // not OK: ntag::ptr can change
print<const char *, ntag::cptr>();         // not OK: ntag::cptr can change
print<const char *const, ntag::cptrc>();   // not OK: a [run-time initialized] variable

print<string, ntag::str>();                // not OK: few types are supported (*)
print<const string*, ntag::cstr>();        // not OK: ntag::cstr has a different type
print<const string*, &ntag::cstr>();       // (added) OK: address won't change

注意事项：

• (*) 只有整型、指针和引用可以用作非类型模板参数。没有可用作模板参数的用户定义常量的概念。

• (**) gcc 不喜欢这个用法，而 clang 喜欢它。 gcc 不接受此代码似乎是一个错误！我看不到任何禁止使用 const char[] 作为模板参数的限制。相反，在 14.3.2 [temp.arg.nontype] 第 2 段中有一个完全等价的示例：

  template<class T, const char* p> class X {
      / ... /
  };
  X<int, "Studebaker"> x1; // error: string literal as template-argument
  const char p[] = "Vivisectionist";
  X<int,p> x2; // OK
  

• 将字符串文字转换为非const 指向char 的指针是可以的，但是，尝试更改这些值之一是未定义的行为。我强烈建议不要使用这个演员表！
• Don't overuse std::endl：在你的代码中没有使用std::endl。