为什么标准不允许在模板参数列表中初始化常量依赖类型？

Question

在对这篇帖子“(Partially) specializing a non-type template parameter of dependent type”的回答中，它指出：

模板参数的类型对应于一个专门的 非类型参数不应依赖于 专业化。 [ 例子：

template <class T, T t> struct C {};
template <class T> struct C<T, 1>; // error

template< int X, int (*array_ptr)[X] > class A {};
int array[5];
template< int X > class A<X,&array> { }; // error

——结束示例]

我的问题是为什么这里有这个限制？至少在一个用例中，我发现此限制会干扰编写干净的代码。例如

template <typename T, T*>
struct test;

template <typename T>
struct test<T, nullptr> // or struct test<T, (T*)nullptr>
{
};

template <typename R, typename...ARGs, R(*fn)(ARGs...)>
struct test<R(ARGs...), fn>
{
};

虽然我不确定是否还有其他情况表明基于类型声明常量是一个没有任何意义的问题。

有人知道为什么会这样吗？

Answer 1

（恕我直言）标准不允许特定功能的最常见原因是：

1. 该功能被语言中的另一种机制所覆盖，因此显得多余。
2. 它与现有的语言逻辑和实现相矛盾，使其实现潜在的代码破坏。
3. 遗留：该功能一开始就被遗漏了，现在我们已经构建了很多没有它的东西，几乎被遗忘了（请参阅部分功能模板专业化）。

实现困难很少是一个因素，尽管编译器实现可能需要一些时间才能赶上“硬”东西的发展。

您总是可以将您的非类型模板参数包装在另一种类型中：

template < typename T1, typename T2 > 
struct Demo {}; // primary template

template < typename T > 
struct Demo<T, integral_constant<T, 0>> {}; // specialization

我怀疑this hack 属于案例 1。案例 3 总是有可能，所以让我们检查案例 2。为此，我们必须知道标准对类模板部分专业化施加的相关规则。

14.5.5 类模板部分特化

1. 如果非类型参数是非类型参数的名称，则它是非特化的。所有其他非类型参数都是专门的。 (C1)

2. 在类模板部分特化的参数列表中，适用以下限制：

   • 部分特化的非类型实参表达式不应涉及部分特化的模板形参，除非实参表达式是简单标识符。 (C2)
   • 对应于专门化的非类型实参的模板形参的类型不应依赖于专门化的参数。 (C3)

我标记了我认为相关的前三个 C 理由（第三个是有问题的）。根据我们案例中的 C1 我们有一个专门的非类型参数所以 C2 应该支持，但是这个

template <class T, T t> struct C {};
template <class T> struct C<T, 1>;

其实是

template <class T, T t> struct C {};
template <class T> struct C<T, T(1)>; // notice the value initialization

所以部分特化的非类型实参T t 涉及部分特化class T 的模板参数在一个不是标识符的表达式中；此外，此类专业化必然会使class T 参与值初始化，这将始终违反规则。然后 C3 出现并为我们清除了这一点，这样我们就不必每次都进行扣除。

到目前为止，我们已经确定规则与其自身同步，但这并不能证明情况 2（一旦我们删除了初始限制，所有其他相关限制都会崩溃）。我们必须深入研究匹配类模板部分特化规则；部分排序在这里被认为超出了范围，因为如果我们可以产生有效的候选者，则由程序员来组合一个格式良好的程序（即不要创建类模板的模棱两可的使用）。

部分

类模板偏特化的匹配[temp.class.spec.match]

描述了模板专业化中涉及的（给予或接受）“模式匹配”过程。规则1 是程序的整体工作流程，后续规则是定义正确性的规则

1. 如果部分特化的模板参数可以从实际模板参数列表中推导出来，则部分特化匹配给定的实际模板参数列表

2. 也可以从主模板的非类型参数的实际模板参数的值推导出非类型模板参数。

3. 在引用类模板特化的类型名称中（例如 A），实参列表应与主模板的模板形参列表匹配。特化的模板参数是从主模板的参数推导出来的。

不违反这些规则，允许对应于专门化的非类型实参的模板形参的类型依赖于专门化的形参。所以恕我直言，没有具体原因为什么我们不能在未来的语言版本中拥有此功能：应该归咎于遗留问题。遗憾的是，我没有找到任何主动引入此功能的语言建议。