如何让带推导指南的wrap类同时支持constexpr和静态存储期变量作为非类型模板参数

问题本质 #

你遇到的冲突本质是两种场景对wrap的存储要求互斥：

• 当传递constexpr变量a1作为非类型模板参数（NTTP）时：wrap按值存储成员即可满足要求，但如果按引用存储，会因为a1是自动存储期的变量，不符合NTTP引用必须绑定到静态存储期对象的要求，导致编译失败。
• 当传递静态存储期的非constexpr变量a2时：wrap按值存储会因为a2不是常量表达式，无法构造出符合要求的编译期常量wrap实例，只有按引用绑定到静态存储期的a2才能满足NTTP要求。

修复方案 #

给wrap添加带约束的双推导指南，让编译器自动根据传入参数的特性选择合适的推导结果：有constexpr属性的参数自动推导为值类型，非constexpr的静态存储期参数自动推导为引用类型，代码如下：

#include <type_traits>

template <typename T>
struct wrap {
    T thing;
    constexpr wrap(T thing) : thing(thing) {}
};

// 优先级更高的推导指南：当参数可以构造constexpr的值类型wrap时，推导为值类型
template <typename T>
wrap(const T& t) -> wrap<T>
requires requires { constexpr wrap w(t); };

//  fallback推导指南：不满足上面的条件时，推导为引用类型
template <typename T>
wrap(const T& t) -> wrap<const T&>;

template <wrap V>
void fun() {}

struct X {
    int a;
};

int main() {
    constexpr auto a1 = &X::a;
    static const auto a2 = &X::a;
    fun<a1>(); // 自动匹配值类型推导
    fun<a2>(); // 自动匹配引用类型推导
}

原理说明 #

• 带requires约束的推导指南优先级高于无约束的推导指南，编译器会优先检查传入的参数是否能构造出constexpr的wrap值类型实例，如果可以就用值类型推导，适配constexpr变量的场景。
• 如果参数不满足值类型构造的要求，就自动fallback到引用类型的推导，适配静态存储期非constexpr变量的场景。
• 整个过程不需要手动显式指定wrap的模板参数，完全由CTAD自动完成推导。

注意：本方案依赖C++20及以上标准的特性，编译时需要指定对应标准（如gcc/clang加-std=c++20参数，msvc加/std:c++20参数）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lekner