C++20及以上：如何将模板参数中的const引用打包为std::array？

问题描述 #

想要将模板参数列表中传入的constexpr对象的const引用打包为数组，尝试的代码如下（注意参数包展开仅在模板参数列表中，而非函数内部）：

using Key = std::string_view;
template <const Key & ... KS>
consteval auto foo()
{
    return std::to_array<Key>(KS ...); // 编译错误
}

constexpr inline Key k1 = "abc";
constexpr inline Key k2 = "xyz";

auto a = foo<k1, k2>();

同时询问是否存在类似std::forward_as_tuple的工具（比如forward_as_array）可以直接使用。

解决方法 #

原代码编译错误的原因是std::to_array需要接收元素值构造数组，但直接展开KS...时传递的是引用类型，与std::to_array的参数要求不匹配。可以通过以下两种方式解决：

方式一：直接构造std::array #

利用模板参数包直接初始化std::array，编译器会自动将引用绑定的constexpr对象的值拷贝到数组元素中：

using Key = std::string_view;
template <const Key & ... KS>
consteval auto foo()
{
    return std::array<Key, sizeof...(KS)>{KS...};
}

constexpr inline Key k1 = "abc";
constexpr inline Key k2 = "xyz";

auto a = foo<k1, k2>(); // 编译通过，a为std::array<std::string_view, 2>，元素为"abc"和"xyz"

方式二：存储引用包装器（如需保留引用关系） #

如果需要保留对原constexpr对象的引用而非拷贝值，可以使用std::reference_wrapper包装引用，存储到数组中：

#include <functional>
#include <array>
#include <string_view>

using Key = std::string_view;
template <const Key & ... KS>
consteval auto foo()
{
    return std::array<std::reference_wrapper<const Key>, sizeof...(KS)>{std::cref(KS)...};
}

constexpr inline Key k1 = "abc";
constexpr inline Key k2 = "xyz";

auto a = foo<k1, k2>(); // 数组元素为指向k1、k2的const引用包装器

目前C++标准库中并没有提供类似std::forward_as_tuple的forward_as_array工具，但通过上述两种方式即可实现需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sonullx Liu