在类模板实例化中为某些参数显式使用默认值

Question

一个类模板可以有多个参数，它们都有默认值。

template<typename UnderlyingT0 = int, typename UnderlyingtT1 = long, typename StringT = std::string>
struct options;

仅使用默认参数来初始化模板很容易：

options<> my_default_options;

但是如果我想更改参数子集怎么办？

options<int, int, std::wstring> wstring_options;

int 是第一个参数的默认值，而第二个不是。有没有类似的东西

options<default, int, std::wstring> wstring_options;

在 C++ 中？

Answer 1

不，标准 C++ 中没有任何东西可以实现这一点。 @FlorisVelleman 在 cmets 中指出的一种选择是引入别名模板：

template <class UnderlyingT1, class StringT = std::string>
using options_defT0 = options<int, UnderlyingT1, StringT>;

这样做的缺点是必须在别名定义中显式复制 UnderlyingT0 的默认参数，但至少它只在一个地方复制。

许多 Boost 库都使用另一种选项。他们引入了一个特殊的标签use_default 并使 that 成为默认值。像这样的：

struct use_default {};

template<typename UnderlyingT0 = use_default, typename UnderlyingtT1 = use_default, typename StringT = use_default>
struct options
{
  using RealUnderlyingT0 = typename std::conditional<
    std::is_same<UnderlyingT0, use_default>::value,
    int,
    UnderlyingT0
  >::type;

  using RealUnderlyingT1 = typename std::conditional<
    std::is_same<UnderlyingT1, use_default>::value,
    long,
    UnderlyingT1
  >::type;

  using RealStringT = typename std::conditional<
    std::is_same<StringT, use_default>::value,
    std::string,
    StringT
  >::type;
};

这里的缺点是 1. 您无法通过查看模板声明来判断默认参数，以及 2. options<> 和 options<int, long, std::string> 是不同的类型。

前者可以通过良好的文档来解决，后者可以通过明智地使用转换函数和基类来帮助。

Answer 2

没有办法直接重用默认参数。您可以使用 Floris 的注释作为一种为常用用途提供简写的方式，但模板别名仍将重复默认值。

或者，可以设置选项结构以允许切换参数：

template <typename UnderlyingT0 = int,
          typename UnderlyingT1 = long,
          typename StringT = std::string>
struct options {
  template <typename NewT0>
  using WithT0 = options<NewT0, UnderylingT1, StringT>;
  template <typename NewT1>
  using WithT1 = options<UnderylingT0, NewT1, StringT>;
  template <typename NewStringT>
  using WithStringT = options<UnderylingT0, UnderylingT1, NewStringT>;
};

然后把它当作

options<>::WithT1<int>::WithStringT<std::wstring>

Answer 3

如果您的所有模板参数都具有示例中的默认值，您可以创建一个辅助结构来为您提取它们。

template <class T, size_t N>
struct default_for_helper;

template <template <typename...> class T, size_t N, typename... Args>
struct default_for_helper<T<Args...>, N>
{
    using type = std::tuple_element_t<N, std::tuple<Args...>>;
};

template <template <typename...> class T, size_t N>
using default_for = typename default_for_helper<T<>, N>::type;

然后像这样使用它：

options<default_for<options,0>, int, std::string> o;

Answer 4

我又遇到了这个问题，想出了一个更通用的 Sebastian Redl 解决方案。

//given an index to replace at, a type to replace with and a tuple to replace in
//return a tuple of the same type as given, with the type at ReplaceAt set to ReplaceWith
template <size_t ReplaceAt, typename ReplaceWith, size_t... Idxs, typename... Args>
auto replace_type (std::index_sequence<Idxs...>, std::tuple<Args...>)
    -> std::tuple<std::conditional_t<ReplaceAt==Idxs, ReplaceWith, Args>...>;

//instantiates a template with the types held in a tuple
template <template <typename...> class T, typename Tuple>
struct type_from_tuple;

template <template <typename...> class T, typename... Ts>
struct type_from_tuple<T, std::tuple<Ts...>>
{
    using type = T<Ts...>;
};

//replaces the type used in a template instantiation of In at index ReplateAt with the type ReplaceWith
template <size_t ReplaceAt, typename ReplaceWith, class In>
struct with_n;

template <size_t At, typename With, template <typename...> class In, typename... InArgs>
struct with_n<At, With, In<InArgs...>>
{
    using tuple_type = decltype(replace_type<At,With>
        (std::index_sequence_for<InArgs...>{}, std::tuple<InArgs...>{}));

    using type = typename type_from_tuple<In,tuple_type>::type;
};

//convenience alias
template <size_t ReplaceAt, typename ReplaceWith, class In>
using with_n_t = typename with_n<ReplaceAt, ReplaceWith, In>::type;

优点：

• 灵活选择要更改的参数
• 不需要改变原来的类
• 支持有一些参数没有默认值的类
• options<int,long,int> 和 with_n_t<2,int,options<>> 是同一类型

一些使用示例：

with_n_t<1, int, options<>> a; //options<int, int, std::string>
with_n_t<2, int,
   with_n_t<1, int, options<>>> b; //options<int, int, int>

您可以进一步将其概括为采用可变参数对的索引和类型，这样您就不需要嵌套with_n_t。