问题描述
给定下面的两个程序——除了模板函数len()的定义外完全相同：
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// a.cc
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#include <iostream>
template<class T,std::size_t n>
std::size_t len(T (&v)[n]) { return n; }
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3 };
std::cout << len(arr) << std::endl;
}
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// b.cc
// ================================
#include <iostream>
template<class T,std::size_t n>
std::size_t len(T v[n]) { return n; }
int main()
{
int arr[] = { 1,3 };
std::cout << len(arr) << std::endl;
}
使用 g++ 时，第一个程序按预期编译和运行。但第二个不编译。这是诊断：
b.cc: In function ‘int main()’:
b.cc:13:25: error: no matching function for call to ‘len(int [3])’
std::cout << len(arr) << std::endl;
^
b.cc:7:13: note: candidate: template<class T,long unsigned int n> std::size_t len(T*)
std::size_t len(T v[n]) { return n; }
^
b.cc:7:13: note: template argument deduction/substitution Failed:
b.cc:13:25: note: Couldn't deduce template parameter ‘n’
std::cout << len(arr) << std::endl;
为什么编译器能够在第一种情况下推断出数组中的项数，而在第二种情况下却不能？在 C++11 或 C++17 标准中，是什么强制要求编写 T (&v)[n] 而不是 T v[n]？
解决方法
在此：
template<class T,std::size_t n>
std::size_t len(T (&v)[n]) { return n; }
v 是对 T[n] 数组的引用。数组的大小 (n) 是数组类型的一部分。因此可以从传入的任何固定大小的数组中推导出 n。
在此：
template<class T,std::size_t n>
std::size_t len(T v[n]) { return n; }
在函数参数 T v[n] 中，n 被忽略，T v[] 只是 T *v 的语法糖（您可以在错误消息中看到 - {{1 }}）。因此，即使传入了一个固定长度的数组，也没有任何内容可以推导出 std::size_t len(T*)。
模板参数推导包含在[temp.deduct] [重点我的]中：
/1 当一个函数模板特化被引用时，所有的 模板参数应该有值。 值可以明确 指定或，在某些情况下，从使用中推导出或获得 来自默认模板参数。
/2（...关于显式模板参数列表：此处不相关）
/3 执行此替换后，函数参数类型 执行 [dcl.fct] 中描述的调整。 [ 示例：A “void (const int,int[5])”的参数类型变成 “void()(int,int)”。 — 结束示例 ] [...]
注意 /3 中对 [dcl.fct] 和相关（非规范）示例的引用，显示了将值类型数组函数参数 int[N] 调整为 int*，表示非规范-type 模板参数 N 不能从传递给值类型数组参数的参数推导出（N 在此上下文中无用/被忽略）。
从函数调用中推导出模板参数，特别是[temp.deduct.call]；区分您的两个示例的相关部分是 [temp.deduct.call]/2.1，它表示如果调用的参数（表示为 A）是数组类型，并且参数类型（表示为 P） 不是一个引用类型，一个指针类型用于类型推导：
/2 如果 P 不是引用类型：
- (2.1) 如果
A是数组类型，则使用数组到指针标准转换产生的指针类型代替A的类型 扣除;否则，[...]
而当 P 是 引用类型时，如下例所示：
template<class T,std::size_t n>
std::size_t len(T (&v)[n]) { return n; }
[temp.deduct.call]/2.1 不适用，并且对于以下调用以数组为参数的名为 len 的函数
int arr[] = { 1,2,3 };
(void)len(arr);
名称查找将找到函数模板 len，随后将使用 P 作为 T[N]（根据 [temp.deduct.call]/3）和 {{1} 应用模板参数推导} 作为 A 的单个函数参数 int[3]，它推导出 len 到 T 和 int 到 N 的完整类型推导参数类型3；根据{{3}}：
可以在几种不同的上下文中推断出模板参数，但是
在每种情况下都是根据模板参数指定的类型
（称为 P）与实际类型（称为 P）进行比较，并且
尝试查找模板参数值（类型的类型
参数、非类型参数的值或模板
模板参数），将在替换后生成 A
推导的值（称之为推导的 P），与 A 兼容。
即，非类型模板参数 A 是单个函数参数的 type 的一部分（类型模板参数 N 也是如此）。 >
第一个相当于一个指针。请参阅 [temp.deduct.type]/1（由 dcl.fct 调用，如@dfrib 的回答所述）：
函数的类型使用以下规则确定。 ...在确定每个参数的类型后，任何类型为“T数组”的参数都被调整为“指向T的指针”。 ...
这不适用于第二个，因为它是对数组的引用（没有引用数组，但对数组的引用很好）。