可变参数模板实参推导错误：无法匹配参数中的integer结构体

我有一个模板类integer，模板参数为整数值，想要实现n个该类对象的相加功能。单参数的基础情况可以成功获取整数值，但多参数情况执行失败。

原代码如下：

template <int Value>
struct integer {};

template<int A, typename ...Rest>
auto constexpr add(integer<A>, Rest...) {
    if constexpr (sizeof...(Rest) > 0)
        return A + add(Rest...);
    else
        return A;
}

int main(){
    auto constexpr y = add(integer<1>{}); // 基础情况正常
    auto constexpr x = add(integer<1>{}, integer<2>{}); // 多参数情况失败

    return 0;
}

我猜测元函数的参数存在问题，但无法确定具体问题。我认为应该可以推导参数为integer结构体，且不应实例化0参数的情况，但错误日志显示了相关问题：

(8, 17) :   error C2144 : syntax error : 'integer<2>' should be preceded by ')'
(19) :      message: see reference to function template instantiation 'auto add<1,integer<2>>(integer<1>,integer<2>)' being compiled
(8, 13) :   error C2672 : 'add' : no matching overloaded function found
(7, 1) :    error C2780 : 'auto add(integer<Value>,Rest...)' : expects 2 arguments - 0 provided
(7) :       message: see declaration of 'add'
(8, 17) :   error C2144 : syntax error : 'integer<2>' should be preceded by ';'
(7, 1) :    error C2059 : syntax error : ')'
(19, 52) :  error C3313 : 'x' : variable cannot have the type 'const void'

问题分析 #

原代码的核心错误在于递归调用时的参数传递：

• Rest...是类型参数包，递归调用add(Rest...)时，并没有传递任何实际的integer对象，相当于尝试调用无参的add，但你的模板要求至少一个参数，因此触发报错。
• 另外，Rest...没有限定为integer<...>类型，编译器无法从这些类型中提取对应的整数值进行累加。

解决方法 #

方法1：递归展开（兼容C++17及更早版本） #

拆分基础情况和递归情况，明确接收integer类型的参数包，提取每个对象的模板参数值：

template <int Value>
struct integer {};

// 基础情况：处理单个integer对象
template<int A>
constexpr auto add(integer<A>) {
    return A;
}

// 递归情况：处理多个integer对象
template<int A, int... RestValues>
constexpr auto add(integer<A>, integer<RestValues>...) {
    return A + add(integer<RestValues>{}...);
}

int main(){
    constexpr auto y = add(integer<1>{}); // y = 1
    constexpr auto x = add(integer<1>{}, integer<2>{}); // x = 3

    return 0;
}

方法2：C++17折叠表达式（更简洁） #

利用C++17的折叠表达式直接累加所有integer的模板参数值，无需递归：

template <int Value>
struct integer {};

template<int... Values>
constexpr auto add(integer<Values>...) {
    return (Values + ...); // 左折叠累加所有Values
}

int main(){
    constexpr auto y = add(integer<1>{}); // y = 1
    constexpr auto x = add(integer<1>{}, integer<2>{}, integer<3>{}); // x = 6

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user18263309