C++03中如何为数组指针类型模板参数设置NULL默认值？

问题 #

我正在开发一个bit-chord类，希望添加通过模板参数传入字符串数组的功能，使类能以人性化格式打印当前状态。提供的代码在C11及以上版本中将模板参数optLabelArray的默认值改为nullptr可正常运行，但在C03中使用0作为默认值时编译报错，尝试过显式转换为const char*[]但无效，请问如何修改代码使其在C++03中编译通过？

代码示例 #

#include <iostream>

template <unsigned int NumBits, const char * optLabelArray[NumBits]=0> class MyBitChordClass
{
public:
   MyBitChordClass() {}

   static const char * GetBitLabel(unsigned int which) {return ((optLabelArray != 0)&&(which < NumBits)) ? optLabelArray[which] : "???";}

   bool _bits[NumBits];
};

enum {
   FRUIT_APPLE,
   FRUIT_BANANA,
   FRUIT_CHERRY,
   NUM_FRUITS
};

const char * _fruitLabels[] = {
   "Apple",
   "Banana",
   "Cherry"
};

int main(int, char **)
{
   MyBitChordClass<NUM_FRUITS> unlabelledFruits;

   MyBitChordClass<NUM_FRUITS, _fruitLabels> labelledFruits;
   std::cout << labelledFruits.GetBitLabel(FRUIT_APPLE) << std::endl;
   return 0;
}

编译错误信息 #

Mac-mini:~ jaf$ g++ foo.cpp
foo.cpp:3:69: error: non-type template argument does not refer to any declaration
template <unsigned int NumBits, const char * optLabelArray[NumBits]=0> class MyBitChordClass
                                                                    ^
foo.cpp:28:30: note: while checking a default template argument used here
   MyBitChordClass<NUM_FRUITS> unlabelledFruits;
   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^
foo.cpp:3:46: note: template parameter is declared here
template <unsigned int NumBits, const char * optLabelArray[NumBits]=0> class MyBitChordClass
                                             ^
1 error generated.

解决方案 #

C++03对非类型模板参数的默认值限制更严格，不能直接用0作为数组类型模板参数的默认值，可通过以下两种方式修改：

方法1：将数组模板参数转换为指针类型 #

把数组类型的模板参数改为指针类型，因为数组名在模板参数中会隐式退化为指针，且C++03允许0作为指针类型的默认值。修改后的类模板定义如下：

#include <iostream>

template <unsigned int NumBits, const char* const* optLabelArray = 0> class MyBitChordClass
{
public:
   MyBitChordClass() {}

   static const char * GetBitLabel(unsigned int which) {return ((optLabelArray != 0)&&(which < NumBits)) ? optLabelArray[which] : "???";}

   bool _bits[NumBits];
};

enum {
   FRUIT_APPLE,
   FRUIT_BANANA,
   FRUIT_CHERRY,
   NUM_FRUITS
};

const char * _fruitLabels[] = {
   "Apple",
   "Banana",
   "Cherry"
};

int main(int, char **)
{
   MyBitChordClass<NUM_FRUITS> unlabelledFruits;

   MyBitChordClass<NUM_FRUITS, _fruitLabels> labelledFruits;
   std::cout << labelledFruits.GetBitLabel(FRUIT_APPLE) << std::endl;
   return 0;
}

这种方法兼容性最好，原有调用代码无需修改即可正常工作。

方法2：定义全局空数组作为默认值 #

如果坚持使用数组类型的模板参数，可以定义一个全局空数组作为默认值，同时修改标签判断逻辑：

#include <iostream>

const char* _defaultLabels[] = {};

template <unsigned int NumBits, const char * optLabelArray[NumBits] = _defaultLabels> class MyBitChordClass
{
public:
   MyBitChordClass() {}

   static const char * GetBitLabel(unsigned int which) {
       return ((optLabelArray != _defaultLabels) && (which < NumBits)) ? optLabelArray[which] : "???";
   }

   bool _bits[NumBits];
};

enum {
   FRUIT_APPLE,
   FRUIT_BANANA,
   FRUIT_CHERRY,
   NUM_FRUITS
};

const char * _fruitLabels[] = {
   "Apple",
   "Banana",
   "Cherry"
};

int main(int, char **)
{
   MyBitChordClass<NUM_FRUITS> unlabelledFruits;

   MyBitChordClass<NUM_FRUITS, _fruitLabels> labelledFruits;
   std::cout << labelledFruits.GetBitLabel(FRUIT_APPLE) << std::endl;
   return 0;
}

注意：部分编译器可能会因默认数组长度与NumBits不匹配发出警告，因此更推荐方法1。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jeremy Friesner