如何为带约束非类型参数的阶乘类模板实现全整数类型0值特化

原代码的问题在于factorial<0>的全特化仅匹配int类型的0，导致其他整数类型（如unsigned int、long等）的0值无法触发终止递归的特化，进而引发无限模板实例化。以下是两种无需逐个编写特化的解决方法：

方法1：C++20+ 利用偏特化匹配所有整数类型的0 #

借助C++20的std::integral概念，直接针对任意整数类型的0值编写偏特化：

#include <concepts>

template <std::integral auto num>
struct factorial {
    constexpr static auto val{num * factorial<num - 1>::val};
};

// 偏特化：匹配所有值为0的std::integral类型非类型参数
template <std::integral T>
struct factorial<T{0}> {
    constexpr static auto val{1};
};

// 验证
static_assert(factorial<4>::val == 24);       // int类型正常
static_assert(factorial<4u>::val == 24);      // unsigned int类型正常
static_assert(factorial<0l>::val == 1);       // long类型正常
static_assert(factorial<0ull>::val == 1);     // unsigned long long类型正常

这里的factorial<T{0}>会自动匹配所有整数类型的0值，不管是有符号/无符号、不同长度的整数，都能触发终止递归的特化。

方法2：兼容更早C++版本的实现 #

如果环境不支持C++20概念，可以用std::is_integral结合enable_if实现相同效果：

#include <type_traits>

template <auto num, typename = void>
struct factorial {
    constexpr static auto val{num * factorial<num - 1>::val};
};

// 偏特化：筛选值为0的整数类型参数
template <auto num>
struct factorial<num, std::enable_if_t<std::is_integral_v<decltype(num)> && (num == 0)>> {
    constexpr static auto val{1};
};

// 验证
static_assert(factorial<4>::val == 24);
static_assert(factorial<4u>::val == 24);
static_assert(factorial<0l>::val == 1);

额外推荐：更简洁的constexpr函数实现 #

C++14及以上可以直接用constexpr函数实现编译期阶乘，无需模板特化，天然支持所有整数类型：

#include <concepts>

constexpr std::integral auto factorial(std::integral auto num) {
    return num == 0 ? 1 : num * factorial(num - 1);
}

// 验证
static_assert(factorial(4) == 24);
static_assert(factorial(4u) == 24);
static_assert(factorial(0l) == 1);

内容的提问来源于stack exchange，提问作者paolo