C++如何构造可作为非类型模板参数的structural类型可变复合结构

C++20起支持template<auto>形式的非类型模板参数，但仅允许**结构类型（structural type）**作为该类参数的类型。结构类型要求所有非静态数据成员为public属性，且成员本身的类型也属于结构类型。标准库的std::tuple未被要求以公开聚合的形式实现，因此不属于结构类型，包含std::tuple成员的Composite类型自然也无法作为非类型模板参数传入，触发编译失败。

自定义符合结构类型要求的聚合tuple实现，替换原有代码中的std::tuple即可。

自定义结构类型tuple实现 #

template<typename... Ts>
struct structural_tuple;

// 空tuple特化
template<>
struct structural_tuple<> {};

// 递归特化
template<typename T, typename... Rest>
struct structural_tuple<T, Rest...> {
    T value;
    structural_tuple<Rest...> rest;

    constexpr structural_tuple() = default;
    constexpr structural_tuple(T v, Rest... r) : value(v), rest(r...) {}
};

// 辅助get函数，用于按索引访问元素
template<size_t I, typename T, typename... Rest>
constexpr auto& get(structural_tuple<T, Rest...>& t) {
    if constexpr (I == 0) {
        return t.value;
    } else {
        return get<I-1>(t.rest);
    }
}

template<size_t I, typename T, typename... Rest>
constexpr const auto& get(const structural_tuple<T, Rest...>& t) {
    if constexpr (I == 0) {
        return t.value;
    } else {
        return get<I-1>(t.rest);
    }
}

业务代码修改 #

仅需要将Composite结构体中的std::tuple替换为上述自定义的structural_tuple，并调整对应构造逻辑即可：

// 复合配置修改为使用自定义structural_tuple
template<typename... Parts>
struct Composite {
    structural_tuple<Parts...> parts;
};

int main() {
    constexpr Basic a = Basic{};
    constexpr Annotated b{a, 12};
    constexpr Composite c{structural_tuple{a, b}};

    static_assert(proc<a>{}.foo() == 0);
    static_assert(proc<b>{}.foo() == 1);
    static_assert(proc<c>{}.foo() == 2); // 可正常编译通过
}

原理说明 #

自定义的structural_tuple属于公开聚合类型，所有非静态成员均为public，且成员类型都符合结构类型要求，因此它本身也属于结构类型。包含它的Composite类型自然满足结构类型的要求，可以作为非类型模板参数正常使用。如果需要更完整的tuple能力（比如结构化绑定、比较运算符等），只需在structural_tuple中补充对应的constexpr实现即可，不会破坏其结构类型的属性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user4442671