您可以使用花括号初始化列表作为（默认）模板参数吗？

Question

我需要定义一个接受多个 3D 坐标作为参数的 C++ 模板。当这些坐标的所有维度都定义为单独的整数变量时，参数列表将变得非常长 - 3 个坐标需要 9 个参数，这使得模板难以使用。

因此，非常希望以使用编译时数组的方式声明模板。它们的默认参数也应该直接在模板声明的位置声明为值，而不是变量名。

经过一些实验，令我惊讶的是，我发现 GCC 13 将接受以下 C++ 程序std=c++20：

#include <cstdio>
#include <array>

template <
    std::array<int, 3> offset = {0, 0, 0}
>
struct Array
{
    void operator() (int i, int j, int k) 
    {
        printf("(%d, %d, %d)\n", i + offset[0], j + offset[1], k + offset[2]);
    }
};

int main(void)
{
    Array arr_default;
    arr_default(0, 0, 0);

    Array<{1, 1, 1}> arr;
    arr(0, 0, 0);

    return 0;
}

然而，clang 18 拒绝使用braced-init-list，因为它无效：

test2.cpp:5:30: error: expected expression
    5 |         std::array<int, 3> offset = {0, 0, 0}
      |                                     ^
test2.cpp:17:8: error: no viable constructor or deduction guide for deduction of template arguments of 'Array'
   17 |         Array arr_default;
      |               ^
test2.cpp:7:8: note: candidate template ignored: couldn't infer template argument 'offset'
    7 | struct Array
      |        ^
test2.cpp:7:8: note: candidate function template not viable: requires 1 argument, but 0 were provided
    7 | struct Array
      |        ^~~~~
test2.cpp:20:8: error: expected expression
   20 |         Array<{1, 1, 1}> arr;
      |               ^
3 errors generated.

问题

它真的是合法的C++程序吗？如果是，我应该使用什么语法来说服 clang 接受它？如果不是，我该如何修复代码（并且我应该报告 GCC 错误以毫无疑问地接受它）？

Answer 1

问题

这是CWG 2450和/或CWG 2049，尽管当前语法不允许这样做，但由于下述原因建议允许/有效。这意味着，Gcc 只是抢先允许语法。来自 CWG 2450：

由于非类型模板参数现在可以具有类类型，因此允许花括号初始化列表作为模板参数似乎是有意义的，但语法不允许这样做。

（强调我的）

如果您想知道当前语法如何不允许这样做，来自temp.name#1：

template-argument:
    constant-expression
    type-id
    id-expression 

并且由于不是上面列出的三个构造中的任何一个，因此根据当前语法{1, 1, 1}规则，它不能用作模板参数。

是否有替代且更兼容的方式来实现我的目标？

解决方案

您可以在花括号初始化列表之前显式编写，std::array如下所示：

#include <cstdio>
#include <array>

template <
//------------------------------vvvvvvvvvv----------->added this
    std::array<int, 3> offset = std::array{0, 0, 0}
>
struct Array
{
    void operator() (int i, int j, int k) 
    {
        printf("(%d, %d, %d)\n", i + offset[0], j + offset[1], k + offset[2]);
    }
};

int main(void)
{
    Array arr_default;
    arr_default(0, 0, 0);
//--------vvvvvvvvvv------------------->added this
    Array<std::array{1, 1, 1}> arr;
    arr(0, 0, 0);

    return 0;
}

笔记

另请注意，clang trunk也开始接受该程序，而 gcc 和 msvc 已经从早期版本接受了该程序。