如何编写聚合模板别名的推导指南？

Question

使用 C++20，可以为别名模板生成推导准则（请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/language/class_template_argument_deduction 上的“别名模板的推导”部分）。然而，我无法让它们使用聚合初始化语法。在这种情况下，似乎没有生成别名的扣除指南。

看这个例子：

#include <array>

template <size_t N>
using mytype = std::array<int, N>;

// Deduction guideline ???

int main() {
    // mytype error_object = {1, 4, 7}; // ERROR
    mytype<3> object = {1, 4, 7}; // OK, but I have to manually specify the size.
    return object[0];
}

我曾尝试编写演绎指南，但每次都会出现编译器错误。

template <typename T, typename ... U>
mytype(T, U...) -> mytype<1+sizeof...(U)>; // Compiler error

以及我能想到的任何其他准则。

甚至可以自动推导出数组别名的大小吗？

我正在使用 GCC 10.2

Answer 1

甚至可以自动推导出数组别名的大小吗？

我相信符合标准的实现应该是可能的。您不需要（也不能）添加更多指南。

但是，GCC 实施的规则与标准规定的不同：

This implementation differs from [the specification] in two significant ways:

1) We include all template parameters of A, not just some.
2) The added constraint is same_type instead of deducible.

实现者认为“这种简化对于实际使用应该具有相同的效果”。但显然情况并非如此：此实现无法在您的情况下工作，而在其他一些情况下则无法使用ICE。

作为参考，我将尝试遵循标准并展示如何mytype生成指南。

我们有这个别名模板声明（别名模板A在标准中被调用）：

template <size_t N>
using mytype = std::array<int, N>;

以及来自标准库（[array.cons]）的推导指南：

template<class T, class... U>
array(T, U...) -> array<T, 1 + sizeof...(U)>;

首先，f从推导指南（[over.match.class.deduct]/1）生成一个函数模板（在标准中调用）：

template<class T, class... U>
auto f(T, U...) -> array<T, 1 + sizeof...(U)>;

然后，根据[over.match.class.deduct]/2：

的返回类型的模板参数f从推导定义型-ID的A按照[temp.deduct.type]的过程，不同的是，如果不是所有的模板参数推导演绎不会失败。

也就是说，我们在array<T, 1 + sizeof...(U)>from 中推导出模板参数std::array<int, N>。在这个过程中，T推导出为int；U不可推导，因此保持原样。

将推导的结果代入函数模板，得到：

template<class T, class... U>
auto g(int, U...) -> array<int, 1 + sizeof...(U)>;

然后，我们生成一个函数模板f'。f'具有与 相同的返回类型和函数参数类型g。（如果f有特殊属性，它们由 继承f'。）但值得注意的是，模板参数列表f'由（[over.match.class.deduct]/(2.2)，强调我的）组成：

出现在上述推导中或（递归地）在其默认模板参数中的A（包括其默认模板参数）的所有模板参数，后跟f 未推导的模板参数（包括其默认模板参数），否则f'不是功能模板。

由于N没有出现在推导中，所以没有包含在模板参数列表中（这是GCC与标准不同的地方）。

此外，f'还有一个约束（[over.match.class.deduct]/(2.3)）：

当且仅当 的参数A可从返回类型推导出（见下文）时才满足。

因此，根据标准，生成的函数模板如下所示：

template<class... U>
  requires deducible<array<int, 1 + sizeof...(U)>>
auto f'(int, U...) -> array<int, 1 + sizeof...(U)>;

显然，大小可以推导出为 1 + sizeof...(U)根据本指南。

在下一步中，让我们看看如何 deducible定义。

[over.match.class.deduct]/3 :

如果给定类模板，A则称模板的参数可从类型推导出T

template <typename> class AA;

具有单个部分特化，其模板参数列表是 的，A并且模板参数列表是 的特化A，模板参数列表是A([temp.dep.type])，AA<T>匹配部分特化。

在我们的例子中，部分专业化将是：

 template <size_t N> class AA<mytype<N>> {};

所以deducible可以声明为：

 template <class T> concept deducible = requires { sizeof(AA<T>); };

由于N可从 推导出1 + sizeof...(U)，array<int, 1 + sizeof...(U)>始终是mytype<N>（又名std::arrray<int, N>）的有效匹配项，因此deducible<array<int, 1 + sizeof...(U)>>始终满足约束。

因此，根据标准，生成的指南是可行的，可以推断出大小。

相比之下，GCC 生成：

template<class... U, size_t N>
  requires same_type<array<int, 1 + sizeof...(U)>, mytype<N>>
auto f_(int, U...) -> array<int, 1 + sizeof...(U)>;

...这是无法推断的N。