一、變量模板（Variable Templates）

在前面的“C++11中對(duì)模板的支持”中，對(duì)變量模板進(jìn)行過(guò)基本的描述。變量模板的用處也分析的比較簡(jiǎn)單，本篇文章專門把這個(gè)變量模板拿出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。c++14以后，c++的新的標(biāo)準(zhǔn)提供了對(duì)變量模板的支持。變量模板的作用，其實(shí)仍然是對(duì)模板編程的支持，簡(jiǎn)化定義，增加對(duì)模板化常量的支持。其基本的語(yǔ)法形式如下：

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template< parameter-list >variable-declaration		
variable-declaration -	a declaration of a variable. The declared variable name becomes a template name.
parameter-list -	a non-empty comma-separated list of the template parameters, each of which is either non-type parameter, a type parameter, a template parameter, or a parameter pack                         of any of those.

按上面的語(yǔ)法表示可以看出，變量模板的定義還是非常簡(jiǎn)單的，它的模板參數(shù)支持非類型形參、類型形參和模板形參。

二、作用和應(yīng)用

1、基礎(chǔ)使用
看一個(gè)基本的定義：

templateT Var{};//零初始化Var

模板可以有默認(rèn)的模板實(shí)參，先看一下大家廣為熟悉的PI的定義：

templateconstexpr T pi = T{3.1415926535897932385};

2、對(duì)模板化常量的支持
其實(shí)就是對(duì)默認(rèn)值的定義，仍然以PI為例程：

templateconstexpr T pi = T(3.1415926535897932385L); // 變量模板；需要推導(dǎo)T的類型

3、非類型模板參數(shù)
非類型模板參數(shù)一般是指整數(shù)類型、指針和成員指針類型以及左值引用類型、枚舉類型（c++11起）；另外從c++20開始支持浮點(diǎn)類型和一些特定的字面類型。看下面的例子：

templatestd::arrayarr{}; // N個(gè)元素的數(shù)組，零初始化（譯注，使用initializer進(jìn)行初始化）

template
constexpr decltype(N) dval = N; // dval的類型依賴于傳入的值;C++20起支持auto

4、數(shù)據(jù)成員的簡(jiǎn)化使用
在以前的模板類成員的使用過(guò)程中，在引用類模板中的靜態(tài)成員時(shí)，還是有點(diǎn)復(fù)雜，看一下例子：

templateclass Min
{
public:
    static constexpr int min = 1;
};
//使用
auto min = Min::min

而如果使用變量模板對(duì)不同的情況進(jìn)行特化：

//特化定義
templateint myMin = Min::min;
//使用
auto min = myMin;

另外一個(gè)就是從c++17起對(duì)類型后綴_v的簡(jiǎn)化,在c++17以前使用某個(gè)SFINAE中的函數(shù)時(shí)，一般會(huì)有類似std::is_const::value的用法，但在之后就會(huì)見(jiàn)到std::is_const_v，采用就的就是變量模板定義的方式：

namespace std
{
    templateconstexpr bool is_const_v = is_const::value;
}

5、變量模板全特化和偏特化
既然是模板就會(huì)有全特化和偏特化：

//全特化
templateconstexpr std::size_t SZ = sizeof(T);
template<>constexpr std::size_t SZ= 0;

//偏特化
templateconstexpr std::size_t SZ1 = sizeof(T);
templateconstexpr std::size_t SZ1= sizeof(void*);

在c++14以前即未引入變量模板以前，參數(shù)化變量一般使用類模板的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員或者constexpr 函數(shù)模板來(lái)返回所需要的值。而有這個(gè)變量模板后，一切都變得簡(jiǎn)單了。

三、例程

下面看一下具體應(yīng)用的例子：

//簡(jiǎn)化的例子和非類型參數(shù)
#include#include 

templatestd::arrayarr{}; // 定義數(shù)組并初始化

template
constexpr decltype(N) dval = N;  

void TestArray()
{
    std::cout<< dval<'c'><< std::endl;  

    arr<10>[0] = 42; // 設(shè)置全局arr第1個(gè)元素的值
    for (std::size_t i = 0; i< arr<10>.size(); ++i) 
    { // 使用arr中的值
        std::cout<< arr<10>[i]<< std::endl;
    }
}
namespace  mystd {
    templateclass numeric_limits 
    {
    public:

        static constexpr bool is_signed = false;

    };
}
//可以定義：
templateconstexpr bool isSigned = mystd::numeric_limits::is_signed;
void TestSimple() 
{
    bool sig = isSigned;
    std::cout<< "mystd numeric_limits is:"<< sig<< std::endl;
}
int main()
{
    TestArray();
    TestSimple();
   
    return 0;
}

再看一個(gè)返回值的例子：

//返回值例子
templateconstexpr T PI = T(3.1415926535897932385);

templateT VAL = T(3.1415926535897932385);

templateT circular_area(T r)
{
    return PI*r*r;
}

int main()
{
    VAL= 3.1415;
    std::cout<< VAL<< std::endl;
    std::cout<< VAL<><< std::endl;
    std::cout<< PI<< std::endl;
    std::cout<< PI<< std::endl;
    std::cout<< circular_area(2.0)<< std::endl;   
    return 0;
}

對(duì)于常量和變量的表示，變量模板都可以很好實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上面的例子可以清晰的看到其用法。習(xí)慣了C編程的同學(xué)，可能說(shuō)用宏定義一個(gè)PI不更香么，這個(gè)就看你對(duì)語(yǔ)言理解的深度和廣度了，也考驗(yàn)每個(gè)開發(fā)人員對(duì)不同的開發(fā)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)應(yīng)用了。
沒(méi)有最好，只有最合適。理論再好，不符合實(shí)際情況反而不妙。這個(gè)就需要每個(gè)人自己去思考。

四、總結(jié)

從上面的變量模板的使用可以看出，其實(shí)這和模板進(jìn)一步編程風(fēng)格的統(tǒng)一有著很大的關(guān)系。當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中，也將一些編程的復(fù)雜度進(jìn)一步降低，特別對(duì)一些本身就是一種常量的表示進(jìn)一步完善代碼風(fēng)格。換句話說(shuō)，在統(tǒng)一編程風(fēng)格的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化一些冗余的代碼表示。
總之，c++的模板編程是一個(gè)很重要的發(fā)展方向，對(duì)其不斷的進(jìn)行完善和發(fā)展也符合c++發(fā)展的目標(biāo)和希望。

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