C++模板如何支持非静态非类型参数？C++20实例化疑问解析

为什么C++20允许用非静态对象实例化模板？ #

C模板确实是编译期构造的，但C20对**非类型模板参数（NTTP）**的规则做了大幅扩展，打破了之前只能用静态存储期常量的限制。

在C20之前，非类型模板参数只能是基本类型、指向静态对象的指针/引用、枚举这类简单类型。但C20引入了**结构类型（structural type）**作为NTTP的合法类型——简单说，只要一个类型是聚合类型、没有用户定义的构造/析构/赋值函数、没有虚函数，且所有成员都是结构类型或基本类型，它就是结构类型（比如示例里的struct X {}就完全符合）。

对于结构类型的NTTP，C++20允许传递自动存储期（也就是非静态）的对象，前提是这个对象的初始化表达式是常量表达式，而且它的所有成员值在编译期是可确定的。编译器会在编译期把这个对象的逐成员值拷贝下来，作为模板实例的一部分——本质上还是编译期完成构造，只是允许用自动存储期的对象来提供编译期已知的值而已。

如何设置非静态非类型模板参数？ #

结合你的代码示例，分三步来做：

1. 定义符合要求的参数类型
   你的自定义类型必须是C++20认可的结构类型。比如示例里的struct X {}：它是聚合类型，没有自定义的特殊成员函数，也没有虚函数，完全满足结构类型的要求。如果你的类型有自定义构造函数或者虚函数，就没法用来做非类型模板参数。

2. 声明模板时指定非类型参数
   在模板参数列表里直接声明类型和参数名就行，像示例里这样：

   template<typename T, X x> auto f() {
       return x;
   }
   

   这里的X x就是一个非类型模板参数，类型是我们自定义的结构类型X。

3. 实例化时传递非静态对象
   只要传递的非静态对象是用常量表达式初始化的，就能作为模板实参。比如示例里的main函数：

   int main() {
       auto x = X{}; // X{}是常量表达式，x的所有值编译期都能确定
       f<double, x>(); // 合法，编译器会把x的编译期值传入模板实例
   }
   

   注意：如果你的对象是用运行时才能确定的值初始化的（比如X x{some_runtime_variable}），那肯定不能作为NTTP，毕竟模板实例化必须在编译期完成。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cmutex