这个函数模板如何推导出数组的大小？

Question

在以下代码中：

#include <iostream>

template <typename T, size_t N> 
void cal_size(T (&a)[N])
{ 
    std::cout << "size of array is: " << N << std::endl;
}

int main()
{
    int a[] = {1,2,3,4,5,6};
    int b[] = {1};

    cal_size(a);
    cal_size(b);
}

正如预期的那样，两个数组的大小都被打印出来。 N 如何自动初始化为数组大小的正确值（数组通过引用传递）？

Answer 1

N 不会“初始化”任何东西。它不是一个变量。它不是一个物体。 N 是一个编译时常量。 N 仅在编译期间存在。 N 的值以及实际的 T 由称为“模板参数推导”的过程确定。 T 和 N 都是根据传递给模板函数的参数的实际类型推导出来的。

在第一次调用中，参数类型为 int[6]，因此编译器推断出 T == int 和 N == 6，生成一个单独的函数并调用它。我们将其命名为 cal_size_int_6

void cal_size_int_6(int (&a)[6]) 
{ 
  std::cout << "size of array is: " << 6 << std::endl; 
} 

请注意，此函数中不再有 T 和 N。两者都在编译时被其实际推导值替换。

在第一次调用中，参数类型为 int[1]，因此编译器推断出 T == int 和 N == 1，生成也有一个单独的函数并调用它。我们将其命名为 cal_size_int_1

void cal_size_int_1(int (&a)[1]) 
{ 
  std::cout << "size of array is: " << 1 << std::endl; 
} 

此处相同。

您的 main 本质上可以翻译为：

int main() 
{ 
  int a[]={1,2,3,4,5,6}; 
  int b[]={1}; 

  cal_size_int_6(a); 
  cal_size_int_1(b); 
} 

换句话说，您的 cal_size 模板产生了两个不同的函数（所谓的专业化原始模板），每个都有不同的 N 值（和 T）硬编码到正文中。这就是模板在 C++ 中的工作原理。

Answer 2

它之所以有效，是因为 a 的类型是“int 的长度为 6 的数组”，而 b 的类型是“长度为 1 的数组”代码>int”。编译器知道这一点，因此它可以调用正确的函数。特别是，第一个调用调用模板实例 cal_size<6>()，第二个调用调用 cal_size<1>()，因为这些是唯一的模板实例匹配他们各自的论点。

如果您尝试调用显式模板实例，则只有尺寸正确时它才会起作用，否则参数将不匹配。考虑以下几点：

cal_size(a);    // ok, compiler figures out implicitly that N=6
cal_size<int, 6>(a); // also ok, same result as above
cal_size<int, 5>(a); // ERROR: a is not of type "array of length 5 of int"

Answer 3

当您声明 int a[] = {1,2,3} 时，它与 int a[3] = {1,2,3} 相同（或将重写为），因为模板化函数以以下形式接收参数T a[N]，则 N 的值为 3。