C++泛型编程指南04-（对默认调用参数的类型推断）

文章目录

- - 问题描述
  - 解决方案
  - - 示例代码
  - 关键点解释
  - 进一步改进：结合概念约束

你提到的情况确实是一个常见的问题：在C++中，类型推断不适用于默认调用参数。这意味着如果你希望函数模板能够通过默认参数来实例化，你需要为模板参数提供一个默认类型。下面我将详细解释这个问题，并提供解决方案。

问题描述

当你定义一个带有默认调用参数的函数模板时，如果仅使用默认参数进行调用，则编译器无法推断出模板参数的类型。例如：

template<typename T>
void f(T = "") {
    std::cout << "Function called with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
}

int main() {
    f(1); // OK: T 被推断为 int, 调用 f<int>(1)
    f();  // ERROR: 无法推断 T 的类型
}

在这个例子中，f()调用会导致编译错误，因为编译器无法确定T的类型。

解决方案

为了使函数模板能够在没有显式参数的情况下被调用，你可以为模板参数提供一个默认类型。这样，当没有提供实际参数时，编译器可以使用默认类型进行实例化。

示例代码

以下是如何为模板参数声明默认类型的示例：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

// 定义一个带有默认模板参数和默认调用参数的函数模板
template<typename T = std::string>
void f(T arg = "") {
    std::cout << "Function called with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    std::cout << "Argument value: " << arg << std::endl;
}

int main() {
    // 显式传递参数，T 被推断为 int
    f(1); // 输出: Function called with type: i
          //        Argument value: 1

    // 使用默认参数调用，T 使用默认类型 std::string
    f();  // 输出: Function called with type: NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
          //        Argument value: (空字符串)

    // 显式指定模板参数类型
    f<std::string>("hello"); // 输出: Function called with type: NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
                             //        Argument value: hello
}

关键点解释

默认模板参数：在函数模板f中，我们为模板参数T提供了默认类型std::string。这使得在没有显式指定模板参数的情况下，编译器可以使用std::string作为T的类型。
默认调用参数：我们还为函数参数arg提供了一个默认值""（空字符串）。这个默认值与默认模板参数一起工作，确保在没有任何参数传递给函数时，函数仍然可以正确地实例化和调用。
调用行为：
- f(1);：显式传递一个整数参数，T被推断为int。
- f();：使用默认参数调用，T使用默认类型std::string，并且arg取默认值""。
- f<std::string>("hello");：显式指定模板参数类型为std::string，并传递一个字符串参数。

进一步改进：结合概念约束

你还可以结合概念约束来增强模板的安全性和灵活性。例如：

#include <concepts>
#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <string>

// 定义一个概念，要求类型 T 支持输出操作
template<typename T>
concept Printable = requires(T t) {
    { std::cout << t } -> std::same_as<std::ostream&>;
};

// 定义一个带有默认模板参数和默认调用参数的函数模板
template<typename T = std::string>
requires Printable<T>
void f(T arg = "") {
    std::cout << "Function called with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    std::cout << "Argument value: " << arg << std::endl;
}

int main() {
    f(1); // OK: T 被推断为 int, 调用 f<int>(1)
    f();  // OK: T 使用默认类型 std::string, 调用 f<std::string>("")
    // 下面这行代码会因为 int 不满足 Printable 约束而编译失败
    // f<int>(); 
}