返回具有不同模板参数值的不同类型（但类型相同）

Question

我想做的是定义3个这样的函数：

template<int t = 0> int test() { return 8; }
template<int t = 1> float test() { return 8.8; }
template<int t = 2> std::string test() { return "8.9"; }

int main()
{
    int a = test<0>();
    float b = test<1>();
    std::string c = test<2>();
    return 0;
}

它们使用相同类型的模板参数，但返回不同的类型。

我相信一定有某种方法可以做到这一点（比如std::get<>() 做到了），但我找不到如何做到这一点。

Answer 1

在我看来，您正在使用函数模板专业化。需要为每个调用提供不同的实现符合要求。但是有一个警告，那就是特化可能不会改变被特化的主模板的签名，只会改变实现。这意味着我们不能做例如

template<int t> int test(); // Primary
template<> int test<0>() { return 8; } // OK, signature matches
template<> float test<1>() { return 8.8; } // ERROR

但我们还没有被烤熟。专业化的签名必须与主要针对特定​​参数获得的签名相匹配。因此，如果我们使返回类型依赖模板参数，并解析为正确的类型，我们就可以很好地定义我们的特化。

template<int t> auto test() -> /* Magic involving t that resolves to int, float, string */;
template<> int test<0>() { return 8; }
template<> float test<1>() { return 8.8; }
template<> std::string test<2>() { return "8.9"; }

这样的东西存在吗？是的，你暗示过。我们可以使用std::tuple。它有一个std::tuple_element 实用程序，可以将整数映射到类型序列之一（元组的元素）。借助一个小助手，我们可以按照您希望的方式构建代码：

using types = std::tuple<int, float, std::string>;

template<int t> auto test() -> std::tuple_element_t<t, types>;

template<> int test<0>() { return 8; }
template<> float test<1>() { return 8.8; }
template<> std::string test<2>() { return "8.9"; }

现在每个特化都与主要的签名相匹配。所以我们得到了编译器的批准。

See it live

Answer 2

@StoryTeller 和 @formerlyknownas_463035818 提供了一种很好解释的模板专业化方法。或者，可以使用 if-constexpr 将三个函数组合成一个函数，并在 c++17 中返回 decltype(auto)。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
using namespace std::literals;

template<int t>
constexpr decltype(auto) test() noexcept
{
    if constexpr (t == 0) return 8;
    else if constexpr (t == 1) return 8.8f;
    else if constexpr (t == 2) return "8.9"s;
}

(See live online)

Answer 3

您声明了 3 次相同的模板，而您实际上想要专业化。据我所知，您不能直接专注于返回类型（*）。但是，没有什么是额外的间接层无法解决的。您可以按照以下方式进行操作：

#include <string>

template <int> struct return_type_tag {};
template <> struct return_type_tag<0> { using type = int; };
template <> struct return_type_tag<1> { using type = float; };
template <> struct return_type_tag<2> { using type = std::string; };

template <int x> typename return_type_tag<x>::type test();

template<> int test<0>() { return 8; }
template<> float test<1>() { return 8.8; }
template<> std::string test<2>() { return "8.9"; }

int main()
{
    int a = test<0>();
    float b = test<1>();
    std::string c = test<2>();

    return 0;
}

(*) 实际上你可以通过一个小技巧查看this answer。我的方法的唯一好处是它已经在 c++11 之前工作了。