为什么我们需要模板模板参数的模板特化

Question

以这段代码为例，确定类型列表的长度：

template <class... Types>
class type_list {};

template <class TypeList>
struct type_list_length;  // <---

template <template <class...> class type_list, class... Types>
struct type_list_length<TypeList<Types...>>
{
    static constexpr std::size_t value = sizeof...(Types);
};

Godbolt

为什么我们需要标记声明？我尝试在几个编译器中编译没有它的代码，但总是出错。

Answer 1

简短的回答是，如果没有主模板，我们就无法编写专业化。

较长的答案是：如何在没有专门化的情况下从模板化类型的实例化中提取 Types...？你不能。

尝试一下：

template <template <class...> class type_list, class... Types>
struct type_list_length
{
    static constexpr std::size_t value = sizeof...(Types);
};

我们可以做到：

type_list_length<type_list, int, double, float>::value

但不是这个：

using MyListType = type_list<int, double, float>;
type_list_length<MyListType>::value;

因为我们的模板需要一个 template-template 参数和一些类型，所以我们被迫只接受一个类型来匹配 MyListType:

template <class T>
struct type_list_length
{
    static constexpr std::size_t value = // ????;
};

但现在我们面临着另一个问题。我们如何分配value？我们需要一些方法来提取 MyListType 或至少计数的模板参数。

我们需要一种方法来匹配单一类型和它模板化的参数。因此，我们只需要匹配一个类型及其模板参数。

template <class TypeList>
struct type_list_length; 

template <template <class...> class type_list, class... Types>
struct type_list_length<TypeList<Types...>>
{
    static constexpr std::size_t value = sizeof...(Types);
};

第一个（不完整的）类型是我们的主要模板。它允许我们开始匹配单一类型，比如 MyListType.

第二种（完整）类型是我们的专精。它允许我们匹配单个类型，如果它是模板化类型，则匹配用作它的模板参数的类型。

通过让第一个类型不完整，我们表明我们打算只允许专业化有效。

Answer 2

But why do we need the specialization in the first place?

因为你使用class如下

std::cout << type_list_length<type_list<int, long, long long>>::value;
// ...........................^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ <- template argument

或

std::cout << type_list_length<std::tuple<int, long, long long>>::value;
// ...........................^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ <- template argumen

或以类似的方式。

观察模板参数：在这两种情况下都是类型； type_list<int, long, long long> 在第一种情况下，std::tuple<int, long, long long>.

因此您不能将 type_list_length 声明为接收 template-template 类型

template <template <class...> class type_list, class... Types>
struct type_list_length // <--- doesn't work
{
    static constexpr std::size_t value = sizeof...(Types);
};

因为你应该调用它传递一个 template-template 参数，后跟一个可变的模板列表；我的意思是......你应该按如下方式使用它

std::cout << type_list_length<type_list, int, long, long long>::value;
std::cout << type_list_length<std::tuple, int, long, long long>::value;

但是，这样一来，您就失去了 class 的能力：提取并计算类型参数的模板参数。

所以你需要先声明type_list_length作为接收类型

template <typename> // no template parameter name needed here (not used)
struct type_list_length;

然后声明并定义一个特化，以防接收到的类型是带有参数

的template-template

template <template <typename...> class type_list, typename... Types>
struct type_list_length<TypeList<Types...>>
{ // ...................^^^^^^^^^^^^^^^^^^   the parameter is a type
    static constexpr std::size_t value = sizeof...(Types);
};

为什么我们需要模板模板参数的模板特化

Why do we need a template specialization for a template-template parameter

c++

variadic-templates

c++11