C++17下无需指定模板参数声明RelayArray的实现求助

问题背景 #

现有代码如下：

struct Relay
{
    int pin;
    bool state;
};

template<typename... Relays>
class RelayArray
{
private:
    Relay array[sizeof...(Relays)];
public:
    RelayArray(Relays... relays) : array{relays...}
    {}
};

// 当前需要显式指定模板参数或每个元素写Relay{}
RelayArray<Relay, Relay, Relay> myRelayArray{{2, true}, {4, false}, {6, true}};
RelayArray myRelayArray2{Relay{2, true}, Relay{4, false}, Relay{6, true}};

期望实现无需指定元素数量和类型，直接用聚合初始化列表声明：

RelayArray myRelayArray{{2, true}, {4, false}, {6, true}};

限制条件：兼容C++17及更早版本，不能使用initializer_list（AVR/Arduino环境不支持）。

解决方案 #

通过类模板参数推导（CTAD）和模板构造函数结合，同时添加推导指引来实现需求。修改后的代码如下：

#include <utility> // 用于std::forward

struct Relay
{
    int pin;
    bool state;
};

template<std::size_t N>
class RelayArray
{
private:
    Relay array[N];
public:
    // 模板构造函数，接受任意可转换为Relay的参数
    template<typename... Args>
    constexpr RelayArray(Args&&... args) : array{std::forward<Args>(args)...}
    {}

    // 可选：添加访问数组元素的方法
    Relay& operator[](std::size_t idx) { return array[idx]; }
    const Relay& operator[](std::size_t idx) const { return array[idx]; }
};

// C++17推导指引：根据构造函数参数数量推导N的值
template<typename... Args>
RelayArray(Args&&...) -> RelayArray<sizeof...(Args)>;

// 现在可以直接按期望方式声明
RelayArray myRelayArray{{2, true}, {4, false}, {6, true}};

原理说明 #

1. 模板参数改为非类型参数N：直接用数组大小作为模板参数，贴合数组本质，避免冗余的类型参数。
2. 模板构造函数：接受任意数量的Args参数，利用C++聚合初始化规则，将每个{pin, state}隐式转换为Relay对象，完成内部数组的初始化。
3. 推导指引：告诉编译器如何根据构造函数的参数数量推导模板参数N，无需显式指定数组大小。

兼容性验证 #

• 完全兼容C17，推导指引是C17标准特性，符合版本要求。
• 未使用initializer_list，适配AVR/Arduino的C++环境。
• 每个{pin, state}会被编译器隐式转换为Relay实例，无需显式编写Relay{}。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fred