c++ - 为什么不能将结构作为值作为模板非类型参数传递？

Question

非类型模板参数显然不是类型，例如:

template<int x>
void foo() { cout << x; }

在这种情况下，除了 int 之外还有其他选项，我想引用 this great answer .

现在，有一件事让我烦恼:结构。考虑:

struct Triple { int x, y, z; };

Triple t { 1, 2, 3 };

template<Triple const& t>
class Foo { };

现在，使用普通的非类型引用语义，我们可以这样写:

Foo<t> f;

这里值得注意的是 t 不能是constexpr 甚至是const，因为那意味着内部链接，这基本上意味着该行不会编译。我们可以通过将 t 声明为 const extern 来绕过它。这本身可能有点奇怪，但真正让我想知道的是为什么这是不可能的:

Foo<Triple { 1, 2, 3 }> f;

我们从编译器中得到了一个非常不错的错误:

error: Triple{1, 2, 3} is not a valid template argument for type const Triple& because it is not an lvalue.

我们不能在模板中按值指定 Triple，因为这是不允许的。但是，我无法理解那一小行代码的真正问题。不允许使用结构作为值参数背后的原因是什么。如果我可以使用三个 int，为什么不使用三个 int 的结构呢？如果它只有微不足道的特殊成员，那么它在处理上应该与只有三个变量没有什么不同。

Answer 1

c++20 的更新答案用户:

C++20 添加了对类字面量(具有 constexpr 构造函数的类)非类型模板参数的支持，这将允许原始问题中的示例工作，前提是模板参数被接受值:

template<Triple t> // Note: accepts t by value
class Foo { };

// Works with unnamed instantiation of Triple.
Foo<Triple { 1, 2, 3 }> f1 {};

// Also works if provided from a constexpr variable.
constexpr Triple t { 1, 2, 3 };
Foo<t> f2 {};

此外，整个程序中 Triple { 1, 2, 3 } 的所有模板参数实例都将引用相同 静态存储持续时间对象:

template<Triple t1, Triple t2>
void Func() {
    assert(&t1 == &t2); // Passes.
}

constexpr Triple t { 1, 2, 3 };

int main()
{
    Func<t, Triple {1, 2, 3}>();
}

来自 cppreference :

An identifier that names a non-type template parameter of class type T denotes a static storage duration object of type const T, called a template parameter object, whose value is that of the corresponding template argument after it has been converted to the type of the template parameter. All such template parameters in the program of the same type with the same value denote the same template parameter object.

请注意，模板参数允许的类文字类型有很多限制。有关更多详细信息，请查看我写的这篇解释文字类 NTTP 的用法和限制的博客文章:Literal Classes as Non-type Template Parameters in C++20 .