詳解C++17中類模板參數(shù)推導的使用

更新時間：2024年03月06日 09:53:41 作者：fengbingchun

自C++17起就通過使用類模板參數(shù)推導,只要編譯器能根據(jù)初始值推導出所有模板參數(shù),那么就可以不指明參數(shù),下面我們就來看看C++17中類模板參數(shù)推導的具體使用吧

在C++17之前，必須明確指出類模板的所有參數(shù)。自從C++17起必須指明類模板參數(shù)的限制被放寬了。通過使用類模板參數(shù)推導(Class Template Argument Deduction(CTAD))，只要編譯器能根據(jù)初始值推導出所有模板參數(shù)，那么就可以不指明參數(shù)。

C++17中的類模板參數(shù)推導:允許從構(gòu)造函數(shù)參數(shù)推導模板參數(shù)，簡而言之，編譯器可以根據(jù)構(gòu)造函數(shù)參數(shù)自動推導它們，而不是顯式指定模板參數(shù)。

用戶定義的推導指南(User-defined deduction guides)：允許你為類模板參數(shù)推導提供自定義規(guī)則。這些指南幫助編譯器根據(jù)構(gòu)造函數(shù)參數(shù)推斷模板參數(shù)。

別名模板的推導(deduction for alias templates)：允許你根據(jù)別名模板的基礎類型或值(underlying type or value)推導別名模板的模板參數(shù)。

注意：

(1).推導過程中模板參數(shù)必須沒有歧義。

(2).推導模板參數(shù)時不會使用隱式類型轉(zhuǎn)換。

(3).僅當不存在模板參數(shù)列表時才執(zhí)行類模板參數(shù)推導。如果指定了模板參數(shù)列表，則不會發(fā)生推導。

(4).類模板參數(shù)推導過程中會首先嘗試以拷貝的方式初始化。

(5).類模板不能只指明一部分模板參數(shù)，然后指望編譯器去推導剩余的部分參數(shù)。

(6).在任何情況下，對于像std::vector<>或其他STL容器一樣擁有復雜的構(gòu)造函數(shù)的類模板，強烈建議不要使用類模板參數(shù)推導，而是顯式指明類型。

(7).智能指針沒有推導指引。

以下為測試代碼：

namespace {
 
template<typename T>
class Foo {
public:
	Foo(T value)
	{
		std::cout << "Created Foo, type id: " << typeid(T).name() << ", value: " << value << "\n";
	}
};
 
template<typename T>
class Foo2 {
public:
	Foo2(T value)
	{
		std::cout << "Created Foo2, type id: " << typeid(T).name() << ", value: " << value << "\n";
	}
};
 
// User-defined deduction guide 
template<typename T> Foo2(T)->Foo2<T>;
 
template<typename T> using MyAlias = T;
 
template<typename T>
class Foo3 {
public:
	Foo3(const std::initializer_list<T>& list) : vec_(list) {}
	void print() const
	{
		for (const auto& val : vec_) {
			std::cout << val << " ";
		}
		std::cout << "\n";
	}
 
private:
	std::vector<T> vec_;
};
 
} // namespace
 
int test_ctad()
{
	// 只要能根據(jù)初始值推導出所有模板參數(shù)就可以使用類模板參數(shù)推導
	// 推導過程支持所有方式的初始化(只要保證初始化是有效的)
	std::pair p(2, 4.5);     // deduces to std::pair<int, double> p(2, 4.5);
	std::tuple t(4, 3, 2.5); // same as auto t = std::make_tuple(4, 3, 2.5);
	std::complex c{ 5.1, 3.3 }; // std::complex<double>
	std::mutex mx;
	std::lock_guard lg{ mx }; // std::lock_guard<std::mutex>
	std::vector vec{ "hello", "world" }; // std::vector<const char*>
 
	std::vector v1{ 42 };
	std::vector v2{ v1 }; // v2也是一個std::vector<int>,這是花括號初始化總是把列表中的參數(shù)作為元素這一規(guī)則的一個例外
	// 然而,如果用多于一個元素的初值列來初始化的話,就會把傳入的參數(shù)作為元素并推導出其類型作為模板參數(shù)
	std::vector vv{ v1, v2 }; // vv是一個vector<vector<int>>
 
 
	// 1.Class Template Argument Deduction(CTAD)
	// not specifying the type of the template
	auto foo11 = Foo(88); // Created Foo, type id: int, value: 88
	auto foo12 = Foo("Beijing"); // Created Foo, type id: char const * __ptr64, value: Beijing
 
	// specifying the type of the template
	Foo<int> foo21(88); // Created Foo, type id: int, value: 88
	Foo<const char*> foo22("Beijing"); // Created Foo, type id: char const * __ptr64, value: Beijing
 
 
	// 2.User-defined deduction guides
	// not specifying the type of the template
	auto foo31 = Foo2(88); // Created Foo2, type id: int, value: 88
	auto foo32 = Foo2("Beijing"); // Created Foo2, type id: char const * __ptr64, value: Beijing
 
 
	// 3.the deduction for alias templates
	MyAlias<int> alias1{ 88 };
	MyAlias<std::string> alias2{ "Beijing" };
 
	std::cout << "alias1: " << alias1 << "\n"; // alias1: 88
	std::cout << "alias2: " << alias2 << "\n"; // alias2: Beijing
 
	// reference: https://www.geeksforgeeks.org/class-template-argument-deduction-in-cpp-17/
	auto foo41 = Foo3({ 1, 2, 3, 4, 5 });
	foo41.print(); // 1 2 3 4 5
 
	return 0;
}

執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：