C++17中嵌套函数模板与类型模板的实现疑问

当你把add和diff改成模板函数后，原来的combine模板写法失效的核心原因是：模板函数本身不是可直接传递的编译期实体，只有它的具体实例（比如add<double>）才是真正的函数对象。原来的combine试图将模板函数作为非类型模板参数，这不符合C++的规则。

以下是几种可行的修改方案：

方案一：使用C++17的auto非类型模板参数（推荐） #

利用C++17引入的auto非类型模板参数，可以自动推导传入的函数实例类型，写法最简洁：

template <typename T>
T add(T x, T y) { return x + y; }

template <typename T>
T diff(T x, T y) { return x - y; }

// 用auto接收具体的函数实例，参数用auto推导类型
template <auto fn1, auto fn2>
auto combine(auto x, auto y) {
    return fn1(x, y) + fn2(x, y);
}

// 调用示例
int main() {
    double x = 3.5, y = 1.2;
    auto z_double = combine<add<double>, diff<double>>(x, y);
    
    float a = 2.3f, b = 1.1f;
    auto z_float = combine<add<float>, diff<float>>(a, b);
    
    int c = 5, d = 2;
    auto z_int = combine<add<int>, diff<int>>(c, d);
    return 0;
}

如果希望combine的两个参数类型必须一致，可以调整为：

template <auto fn1, auto fn2, typename T>
T combine(T x, T y) {
    return fn1(x, y) + fn2(x, y);
}

// 调用时可省略T，编译器会自动推导
auto z = combine<add<double>, diff<double>>(x, y);

方案二：显式指定函数指针类型作为模板参数 #

这种方式更贴近你最初的写法，需要明确指定函数指针的类型：

template <typename T>
T add(T x, T y) { return x + y; }

template <typename T>
T diff(T x, T y) { return x - y; }

// 模板参数依次为类型T，以及两个T类型的函数指针
template <typename T, T(*fn1)(T, T), T(*fn2)(T, T)>
T combine(T x, T y) {
    return fn1(x, y) + fn2(x, y);
}

// 调用时需指定T和具体的函数实例
int main() {
    double x = 3.5, y = 1.2;
    auto z = combine<double, add<double>, diff<double>>(x, y);
    return 0;
}

方案三：改用仿函数与模板模板参数 #

如果愿意调整add和diff的实现方式，改为仿函数（函数对象），可以用模板模板参数来实现更灵活的适配：

// 把add和diff改为模板仿函数
template <typename T>
struct add {
    T operator()(T x, T y) const { return x + y; }
};

template <typename T>
struct diff {
    T operator()(T x, T y) const { return x - y; }
};

// 模板模板参数接收add/diff这类模板，再指定T类型
template <template <typename> typename Fn1, template <typename> typename Fn2, typename T>
T combine(T x, T y) {
    return Fn1<T>{}(x, y) + Fn2<T>{}(x, y);
}

// 调用时无需显式指定T，编译器会自动推导
int main() {
    double x = 3.5, y = 1.2;
    auto z = combine<add, diff>(x, y);
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stefanJonB