如何让C++模板接受任意类型的常量值？

你希望实现一个无需显式指定类型、仅传入常量值就能实例化的模板，替代现有需要同时指定类型和值的Foo<T, Element>写法，以及不够优雅的宏方案。

现有实现代码 #

using namespace std;
typedef enum { E11, E12} E1;
typedef enum { E21, E22} E2;

void a(E1 e) { cout<<"something from E1"<<endl; }
void a(E2 e) { cout<<"something from E2"<<endl; }

template <typename T, T Element>
class Foo {
    public:
        void foo() {
            a(Element);
        };
};

// 不希望使用的#define解决方案
#define _Foo(x) Foo<decltype(x), x>

int main() {
    Foo<E1, E12> d1;
    d1.foo();
    Foo<E2, E22> d2;
    d2.foo();
    
    // 使用宏解决方案
    _Foo(E12) d3;
    d3.foo();
    _Foo(E22) d4;
    d4.foo();
}

期望的模板形式 #

你希望写出如下简洁的模板：

template <AnyTypeAcceptor Element>
class Foo {
    public:
        void read() {
            a(Element);
        };
};

int main() {
    Foo<E22> d1;
    d1.read();
    
    Foo<E11> d2;
    d2.read();
}

解决方案：C++17及以上的auto非类型模板参数 #

从C++17开始，语言原生支持auto非类型模板参数，可以直接实现你想要的效果，无需依赖宏或冗余的类型声明。修改后的代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

typedef enum { E11, E12} E1;
typedef enum { E21, E22} E2;

void a(E1 e) { cout<<"something from E1"<<endl; }
void a(E2 e) { cout<<"something from E2"<<endl; }

// 使用auto自动推导常量值的类型
template <auto Element>
class Foo {
public:
    void read() {
        a(Element);
    };
};

int main() {
    Foo<E22> d1;
    d1.read(); // 输出: something from E2
    
    Foo<E11> d2;
    d2.read(); // 输出: something from E1
}

核心说明 #

• template <auto Element> 中的auto会在编译期自动推导传入常量值的具体类型，完全替代了原来需要显式声明typename T, T Element的写法。
• 该特性支持所有符合非类型模板参数要求的类型，包括枚举、整数、指针、引用等，完全覆盖你的场景需求。

C++20的扩展支持 #

C20进一步放宽了非类型模板参数的限制，允许使用满足特定条件的用户自定义类型作为模板参数，如果你需要处理更复杂的常量值，C20会提供更多灵活性。

旧C++版本的替代方案 #

如果项目仍在使用C17之前的版本，没有直接的语法支持实现这种简洁写法，此时宏方案是最接近的替代选择。你也可以尝试封装辅助模板结合类型推导优化，但本质上无法达到C17及以上版本的简洁程度。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者knight37x