C++20中含非类型模板参数的类模板实参推导（CTAD）问题

一、结构体B无法推导非类型模板参数X的原因 #

类模板实参推导（CTAD）不会使用构造函数的默认参数推导模板参数——默认参数仅在函数调用阶段补全缺失的实参，推导阶段编译器会忽略它们的存在。

对于结构体B的定义：

template<int X>
struct B {
    B(int val = X) {} // X是默认参数值，而非参数类型的一部分
};

当尝试B b;或B b(5);时：

• B b;：无构造实参传入，编译器无法从空上下文推导X；
• B b(5);：构造参数类型是int，和模板参数X无类型关联——X只是默认值，不是参数类型的组成部分，编译器无法将实参5映射到模板参数X。

而显式指定B<10> b;时，编译器直接使用指定的X值，无需推导，构造函数默认参数正常生效，因此可以运行。

对比数组大小推导的场景：

template<int N>
void f(int (&arr)[N]); // 参数类型是大小为N的数组引用，类型中包含N，因此可推导

这里N是参数类型的一部分，编译器能从传入的数组实参中提取N的值，这和结构体B的情况本质不同。

二、让非类型模板参数X可推导的可行方案 #

要让CTAD能推导非类型模板参数，需要将X嵌入到构造函数的参数类型中，建立模板参数和参数类型的关联：

方案1：利用std::integral_constant #

将X作为参数类型的编译期常量标识：

#include <type_traits>

template<int X>
struct B {
    B(std::integral_constant<int, X> = {}) {}
};

// 辅助变量模板简化调用
template<int X>
inline constexpr std::integral_constant<int, X> ic{};

int main() {
    B b(ic<10>); // OK，推导X=10
    B b2(std::integral_constant<int, 20>{}); // OK
}

方案2：使用依赖X的数组类型 #

通过数组大小关联X：

template<int X>
struct B {
    B(int (&arr)[X]) {}
};

int main() {
    int arr[5];
    B b(arr); // OK，推导X=5
}

方案3：使用auto非类型模板参数（C++20） #

借助C++20的auto非类型模板参数，让编译器从实参推导X的值和类型：

template<auto X>
struct B {
    B(decltype(X) val = X) {}
};

int main() {
    B b(10); // OK，推导X=10（int类型）
    B b2(3.14f); // OK，推导X=3.14f（float类型）
}

三、关于constexpr函数参数 #

C++20中没有专门的“constexpr函数参数”类型，但允许：

1. constexpr函数中使用常量表达式参数：如果constexpr函数的参数是编译期常量，那么在函数内部可以将其用作常量表达式（比如作为非类型模板参数）：

template<int X>
constexpr int get_x() { return X; }

constexpr int func(const int n) {
    return get_x<n>(); // 仅当func被constexpr调用且n是编译期常量时合法
}

constexpr int res = func(5); // OK，n=5是编译期常量，推导X=5

2. auto非类型模板参数结合constexpr：前面方案3中的auto非类型模板参数本身就是编译期常量，可直接在constexpr上下文中使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者albert