初始化类模板的静态 constexpr 成员变量答案

【问题标题】：Initialize static constexpr member variable of class template初始化类模板的静态 constexpr 成员变量
【发布时间】：2021-08-07 09:54:48
【问题描述】：

情况如下：带有模板参数int N 的类Foo 有一个静态成员变量float val。 val 的值对应N 并且永远不会改变，所以我希望它是constexpr。

我知道初始化静态constexpr成员变量的常用方法是：

// ok, but not what I want
template <int N>
struct Foo {
    static constexpr float val { 0.0f };
};
template <int N>
constexpr float Foo<N>::val;

但是因为val是在类范围内初始化的内部，我不能为不同的N指定不同的val。

如果val 不是constexpr 而是const，这可行：

// ok, but not what I want
template <int N>
struct Foo {
    static const float val;
};
template <>
const float Foo<0>::val = 3.14f;
template <>
const float Foo<1>::val = 0.1f;

但是我不能使用constexpr float val = Foo<0>::val;，因为Foo<0>::val不是一个常量表达式。

所以，我想要实现的目标如下：

// the thing I want, but error
template <int N>
struct Foo {
    static constexpr float val;
};
template <>
constexpr float Foo<0>::val = 3.14f;
template <>
constexpr float Foo<1>::val = 0.1f;

但是编译器抱怨：

错误：constexpr 静态数据成员 'val' 的声明需要初始化器

如果我为val (static constexpr float val { 0.0f };) 添加一个初始化器，编译器会说：

错误：'Foo::val'的重复初始化
错误：'Foo::val'的重复初始化

多么讽刺：D

我知道的一种解决方法是使用variable template (C++14)：

// ok
struct Foo {
    template <int N>
    static constexpr float val { 0.0f };
};
template <>
constexpr float Foo::val<0> = 3.14f;
template <>
constexpr float Foo::val<1> = 0.1f;

目前，这按预期工作。但是如果Foo中的其他成员（变量或函数）仍然需要模板参数（即Foo需要是类模板），则此方案不适用。

对此有任何想法吗？首选使用低于 C++20 的 C++ 标准的解决方案（C++20 对我的项目来说太新了）。

【问题讨论】：

标签： c++ templates c++17 c++14 constexpr

【解决方案1】：

您可以将类模板特化为

template <int N>
struct Foo {
    static constexpr float val { 0.0f };
};
template <>
struct Foo<0> {
    static constexpr float val { 3.14f };
};
template <>
struct Foo<1> {
    static constexpr float val { 0.1f };
};

或者为初始化创建一个函数助手。

template <int N>
struct Foo {    
    static constexpr float get_val() {
        if constexpr (N == 0) return 3.14f;
        else if constexpr (N == 1) return 0.1f;
        else return 0.0f;
    }
    static constexpr float val { get_val() };
};

【讨论】：