C++模板 - 8(非类型模板参数)（c++模板类和类模板）

前面说过的函数模板和类模板，它们的模板参数并非一定是某个类型，还可以是值。跟类型一样，模板实例化时给定不同的值，编译器就会生成不同版本的函数或类代码。不过有一点不一样，非类型模板参数无法推断，使用时必须显式给出。

template<int v>
struct Int2Type {
    enum { value = v };
};

Int2Type<3>::value; // 3

上面是《C设计新思维》（Modern C Design）给出的一个例子（很难想象这本书是在2001年写的，放在今天也非常值得一读）。

定义很简单，将整数常量映射为类型。有人可能会好奇，这个类有什么用？这不是脱裤子放P吗？它可能还真的有用。比如说代码的路径选择（if-else）。如果是在运行时，这个大家都用过（在运行时虽然只会执行某一分支的代码，但最终的执行文件中两个分支的代码都存在）。但是如果你需要在编译时让编译器只生成某一路径的代码（这样只有有效路径的代码在最后的执行文件中，或者两个分支在指定条件下只能有一个代码是有效的，另一个分支的代码是无效的），这个通常称为静态派发（static dispatching）。

不过上面的写法是C++11之前的方式，使用了匿名枚举定义。C++11之后的定义方式就堂堂正正了。

template<int v>
struct Int2Type {
    static constexpr int value = v;
};

对于这个类，对象并不重要（其实它的某个实例化类的所有对象都是完全一样的），重要的是类本身。

我们还是使用之前的Stack这个类模板吧，看看真正有用的非类型模板参数的用途。

template<typename T, std::size_t MaxSize>
class Stack {
   private:
    T elems_[MaxSize];
};

Stack<int, 10> s; 
Stack<int, 20> s2;

这次我们不预先固定Stack的内部数组的长度，而是在使用时指定数组的长度（注意，s和s2是不同类型的对象，不同相互赋值，或基于其中某个对象创建另一个对象）。

下面看看函数模板中的非类型模板参数。

template<int Val, typename T>
T max(const T x) {
    return Val < x ? x : Val;
};

    int val = 30;
    max<10>(val); // 30

这次的max比较的两个参数，一个由非类型模板参数给出，另一个是调用参数。使用时我们只显式给出了非类型参数，类型参数还是由编译器推断得出。下面我们给出更加简便的定义，正好趁机简单介绍非类型模板参数的auto类型定义、类型参数的缺省值和非类型参数的缺省值（C++总是在不停地进化中）。

template<auto Val, typename T = decltype(Val)>
T max(const T x) {
    return Val < x ? x : Val;
};

max<10>(3); // 10

template<typename T, T Val = T{}>
T max(const T x) {
    return Val < x ? x : Val;
};

max(4); // 4

注意上面两个定义的模板参数顺序不同，所以使用时也不一样（后者如果需要指定Val为非缺省值时，需要同时给出T的类型，因为T在前面定义的嘛）。

先看第一个例子，这回Val的类型是auto，编译器会根据你指定的值来推断出类型，decltype(Val)操作符得到Val的类型，然后作为T的缺省值。

第二个例子中Val的缺省值使用了T{}这样的统一的缺省构造方式，这个适用所有类型（包括内置类型和自定义类型）。

不过有一点需要注意，并不是所有类型的值都可以用作非类型参数的，其实只有整型（包括bool，枚举，指针，引用，它们底层都是整型数据）才可以。大家在实际使用中可能会遇到的是字符串类型，const char*，使用时能否通过编译，跟字符串本身的链接特性（外部链接、内部链接）有关系。下面定义一个greet，它想跟谁打招呼不是通过函数参数，而是模板参数。

template<const char* Who>
void greet() {
    std::cout << "hello, " << Who << std::endl;
}
extern char const s1[] = "world"; 
char const s2[] = "world"; 

greet<"world">(); // Error, string literal
greet<s1>(); // OK, external linkage
greet<s2>(); // OK, internal linkage

{    
    static const char s3[] = "world"; // local static, no linkage
    greet<s3>(); // OK since C++17
}

非模板参数相对简单，今天就到这里吧。