带模板化非类型参数的类模板分离实现编译失败求助

你实现了带推导指引的FixedString模板，以及以未指定大小FixedString为模板参数的Foo类，将类方法分离到实现文件时出现编译错误，希望了解能否在不硬编码字符串大小的情况下分离实现，是否必须用单头文件方案。

相关代码实现 #

FixedString.hpp #

// FixedString.hpp

template <size_t N>
struct FixedString
{
    char chars[N+1] = {};

    constexpr FixedString (const char (&str)[N+1])
    { 
        std::copy_n(str, N+1, chars);
    }
};

template <size_t N>
FixedString (const char (&str)[N]) -> FixedString<N-1>;

Foo.hpp #

// Foo.hpp

#include "FixedString.hpp"

template <FixedString TName>
class Foo
{
public:
    Foo ();
};

#include "Foo.impl.hpp"

OtherFile.hpp #

// OtherFile.hpp

using Bar_t = Foo<"bar">;

编译错误信息 #

• class template argument deduction failed
• no matching function for call to 'FixedString(FixedString<...auto...>)'
• conflicting declaration of template 'template<FixedString<...auto...> TName> int Foo()'

核心问题 #

能否在不硬编码固定字符串大小的情况下分离实现？若要自动推导字符串大小，是否只能采用单头文件方案？

可以在不硬编码字符串大小的情况下分离实现，问题根源在于模板参数的声明与实现不匹配。编译器处理非类型模板参数的简写形式时，无法在分离文件中正确推导关联的大小参数，导致声明和实现冲突。以下两种方案均可解决：

方案一：显式关联大小参数 #

修改Foo的模板参数声明，显式带上FixedString的大小模板参数N，让编译器能明确匹配声明与实现：

修改后的Foo.hpp #

// Foo.hpp

#include "FixedString.hpp"

// 显式声明模板参数为FixedString<N>，N为自动推导的字符串大小
template <size_t N, FixedString<N> TName>
class Foo
{
public:
    Foo();
};

#include "Foo.impl.hpp"

修改后的Foo.impl.hpp #

// Foo.impl.hpp

template <size_t N, FixedString<N> TName>
Foo<N, TName>::Foo()
{
    // 构造函数具体实现
}

方案二：利用C++20 auto非类型模板参数 #

如果编译器支持C++20及以上标准，可以直接用auto匹配模板参数，让编译器自动推导FixedString的具体类型（包括大小）：

修改后的Foo.impl.hpp #

// Foo.impl.hpp

template <FixedString auto TName>
Foo<TName>::Foo()
{
    // 构造函数具体实现
}

两种方案都不需要局限于单头文件结构，既保留了字符串大小的自动推导能力，又支持类方法的分离实现。

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