内置数组大小的类型是什么？

Question

当推导非类型模板参数时，比如n，n 的类型必须在参数和实参之间完全匹配。所以下面的代码不会编译（至少在 GCC 和 clang 上）：

#include <array>
template <int n> void f(std::array<int, n> const&) {}
int main() {
  std::array<int, 3> arr;
  f(arr);
}

这是因为std::array 被声明为

template <typename T, std::size_t n> class array;

而不是

template <typename T, int n> class array;

但是，要捕获内置数组的大小，似乎任何整数类型都可以。以下所有工作都适用于 GCC、clang 和 VC++：

template <typename T, char n > void f(T (&)[n]);
template <typename T, short n> void f(T (&)[n]);
template <typename T, int   n> void f(T (&)[n]);
...

所以说真的，内置数组大小的类型是重载的？

Answer 1

来自 §8.3.4 [dcl.array]/1：

如果常量表达式 (5.19) 存在时，它应该是 std::size_t 类型的转换常量表达式，并且它的值应该大于零。常量表达式指定数组（元素数量）的边界

类型是std::size_t。

其他类型通常起作用的原因是转换是根据 §14.3.2 [temp.arg.nontype]/5 对传入的类型进行的：

对于整数或枚举类型的非类型模板参数，应用转换后的常量表达式 (5.19) 中允许的转换。

来自 §5.19 [expr.const]/3：

整型常量表达式是整型或无作用域枚举类型的表达式，隐式转换为纯右值，其中转换后的表达式是核心常量表达式。

snip（提到这些可以用作数组边界）

转换后的 T 类型常量表达式是一个表达式，隐式转换为 T 类型的纯右值，其中转换后的表达式是核心常量表达式，并且隐式转换序列仅包含用户定义的转换、左值到右值的转换(4.1)、积分促销 (4.5) 和积分转化 (4.7)，而不是缩小转化 (8.5.4)。

最后，§4.7 [conv.integral]/3：

如果目标类型是有符号的，如果它可以在目标类型（和位域宽度）中表示，则值不变；否则，该值是实现定义的。

如果绑定的值适合您的参数类型，它将成功转换。如果没有，您最终会得到一个实现定义的边界值。

数组是一种特殊情况，正如ectamur's answer 中指出的那样：

§14.8.2.5 [temp.deduct.type]/17：

如果在声明具有非类型模板参数的函数模板中，在函数参数列表中的表达式中使用了非类型模板参数，并且如果推导出相应的模板参数，模板参数类型应与模板参数的类型完全匹配，除了从数组绑定推导出的模板参数可以是任何整数类型。

Answer 2

这在 14.8.2.5 [temp.deduct.type] 第 17 段中有所介绍：

17 - [...] [The] 模板参数类型应与模板参数的类型完全匹配，除了从数组绑定推导出的模板参数可以是任何整数类型。

在http://wg21.cmeerw.net/cwg/issue1770 中，这被改进为更通用的：

17 - 如果P 有一个包含<i> 的表格，并且如果A 对应值的类型与i 的类型不同，则推演失败。如果P有一个形式包含[i]，而i的类型不是整数类型，则推演失败。

因此数组边界可以推导出为任何整数类型，但非类型模板参数必须推导为模板定义中的实际类型。

确实，在标准的 C++11 版本中没有任何地方为数组边界指定首选类型；一个数组边界被指定（在[dcl.array]中）为“一个整数常量表达式，其值应大于零”。在最近的 C++14 草案中，这被修改为“std::size_t [...] 类型的转换常量表达式 (5.19)”；更改后的定义可以追溯到n3306。有点奇怪的是，这种变化被描述为“为了一致性而进行的后续调整 [..]”，这意味着编辑认为 size_t 是正确的类型是不言而喻的。 p>

Answer 3

C 数组的大小是编译时常量，由编译器管理（在运行时没有关于 C 数组大小的信息），当你实例化模板时，编译器只检查实际大小是否适合提供的模板类型。示例：

template <typename T, char n > void f(T (&)[n]) {}

int main() { 
  int a[1000];
  f(a);
}

即使int a[20]; 成功，这也会失败。