如何仅将可变参数模板与模板模板参数匹配？

Question

考虑以下代码：

#include <iostream>

template <template<class...> class C>
struct foo {
    foo() { std::cout << "base case\n";}
};

template <template<class> class C>
struct foo< C > {
    foo() { std::cout << "single param case\n";}
};

template <template<class,class> class C>
struct foo< C > {
    foo() { std::cout << "two param case\n";}
};

template <typename T> struct bar1 {};
template <typename T,typename U> struct bar2 {};
template <typename T,typename U,typename V> struct bar3 {};
template <typename...T> struct barN {};

int main() {
    foo<bar1> f;
    foo<bar2> g;
    foo<bar3> h;
    foo<barN> n;
}

输出是（gcc10.2@godbolt）：

single param case
two param case
base case
base case

假设给定了barX，并且我有其他具有不同数量类型参数的模板。有些可变参数有些不是。

是否可以编写只匹配可变参数模板的特化（上例中的barN）？

Answer 1

非常有趣的问题。不幸的是，答案是否定的。 没有通用的方法来确定一个模板是否有一个模板参数包，或者只是一堆有或没有默认值的常规模板参数。

原因是非可变参数模板可以绑定可变参数模板模板参数，而模板的具体类型可以绑定模板参数包。

因此，信息无法通过演绎/专业化获得。总的来说，这很好 - 如果没有这个功能，可变参数模板会失去很多功能。

但是如果我们可以限制模板参数的最大长度，我们可以编写一个带有一堆模板特化的特征。这是因为部分排序（如您在问题中所示）：godbolt

Answer 2

我们可以通过计算 0 参数实例化的参数来确定可以用 0 模板参数实例化的类模板是真正可变参数还是（仅）具有所有非可变参数模板参数的默认值：

template<class> constexpr unsigned argc_v;
template<template<class...> class C, class... A> constexpr unsigned argc_v<C<A...>> = sizeof...(A);
template<template<class...> class, class = void> constexpr bool is_variadic_v = false;
template<template<class...> class C> constexpr bool is_variadic_v<C, std::void_t<C<>>> = argc_v<C<>> == 0;

然后我们可以使用它来构建一组专门化，分别只接受可变参数、1-argument（可能的默认值）和 2-argument（可能的默认值/s）类模板：

template<template<class...> class, class = std::true_type>
struct foo;

template<template<class...> class C>
struct foo<C, std::bool_constant<is_variadic_v<C>>> {
    foo() { std::cout << "variable case\n"; }
};

template<template<class> class C>
struct foo<C, std::bool_constant<!is_variadic_v<C> && argc_v<C<void>> == 1>> {
    foo() { std::cout << "single param case\n";}
};

template<template<class, class> class C>
struct foo<C, std::bool_constant<!is_variadic_v<C> && argc_v<C<void, void>> == 2>> {
    foo() { std::cout << "two param case\n";}
};

我有点失望，后面的argc_v 测试是必要的（在 C++20 模式下）；我想是something to do with P0522 / CWG150。

Demo.