類別樣版參數推導規則

C++ 17 編譯器在推導類別樣版參數的時候，會先搜集所有該類別樣版的建構式（不含「類別樣版特化」）或推導指引（下一節會介紹）。然後以重載解析規則（Overload Resolution）找出最合適的建構式。以下面的 Example 類別樣版為例：

template <typename S, typename T>
class Example {
public:
  Example(S s, T t) {}                   // #1
  Example(S s, T t, const char *str) {}  // #2
};

template <typename S>
class Example<S, int> {
public:
  Example(S s, int t) {}          // #3
  Example(S s, int t, int t2) {}  // #4
};

在推導樣版參數的時候，編譯器只會考慮建構式 #1 和 #2。例如，以下程式碼分別會以建構式 #1 和 #2 推得 S 為 int 而 T 為 double。

Example x(1, 2.0);
Example y(1, 2.0, "hello");

而下面的程式碼會導致編譯錯誤，因為只有建構式 #1 和 #2 在候選清單上，但傳入的參數都不匹配：

Example z(1, 2, 3);  // compilation error

如果要使用建構式 #4，我們只能和以前一樣明確地指定樣版參數：

Example<int, int> z(1, 2, 3);

最後是一個比較複雜的例子：

Example w(1, 2);

這個例子中，編譯器會先以建構式 #1 推得 S 與 T 都是 int，接著因為 Example<S, int> 是一個類別樣版特化，所以會呼叫建構式 #3。

template <typename S, typename T>
class Test {
public:
  template <typename U, typename V>
  Test(S s, T &&t, U u, V &&v) {}
};

template <typename T>
class MyClass {
public:
  MyClass(const T &x) {}  // #1
  MyClass(T &&x) {}       // #2
};

std::string m("hello");
MyClass x(m);

推導指引（Deduction Guide）

在一些情況下 C++ 17 編譯器沒有辦法只從建構式推導出樣版參數，因此我們需要「推導指引（Deduction Guide）」。一個典型的例子是 std::vector(iterator begin, iterator end) 建構式：

namespace std {

template <typename T, typename Allocator = std::allocator<T> >
class vector {
public:
  class iterator { /* ... */ };

  vector(iterator begin, iterator end);
};

}  // namespace std

以下範例第二行，我們以 std::vector(iterator begin, iterator end) 建構 dest 物件。我們希望編譯器能從 source.begin() 推導出 T：

std::vector<int> source{1, 2, 3, 4, 5};
std::vector dest(source.begin(), source.end());

為了讓編譯器推導出 T，C++ 標準函式庫會在同一個視野宣告「推導指引」：

namespace std {

template <typename Iterator>
vector(Iterator begin, Iterator end)
    -> vector<typename iterator_traits<Iterator>::value_type>;

} // namespace std

這個推導指引能讓編譯器在看到 vector(Iterator, Iterator) 的時候，以 iterator_traits<Iterator>::value_type 為第一個樣版參數。

推導指引（Deduction Guide）的文法如下：

explicit_opt template-name ( parameter-declaration-clause ) -> simple-template-id ;

通常推導指引會是樣版宣告（Template Declaration）的子句，兩者合併後文法如下：

template < template-parameter-list >

explicit_opt template-name ( parameter-declaration-clause ) -> simple-template-id ;

各個部分分述如下：

• explicit（可選） -- 如果有指定 explicit 關鍵字，在隱式轉型時，編譯器不會考慮這個推導指引。
• template-name 是樣版名稱。上面的例子是 vector。
• parameter-declaration-clause 是推導指引的參數列表。上面的例子是 Iterator begin, Iterator end。
• simple-template-id 是推導結果。其中，樣版名稱必須與 template-name 一致。而樣版參數通常會以「推導指引的參數型別」為計算基礎。上面的例子中，我們以 iterator_traits<Iterator>::value_type 抽取 vector 的第一個樣版參數 T。

另外，值得注意的是 parameter-declaration-clause 裡面的 Type && 會被視為 Forwarding Reference。如果你的推導指引會有右值參考必須特別注意。如果你不希望推導指引本身的樣版參數因為 Forwarding Reference 被推導為左值參考，請以 std::remove_reference_t 清除參考型別或以 std::enable_if 觸發 SFINAE（擇一使用）。概念程式碼如下：

#include <type_traits>

template <typename T>
class RVExample {
public:
  typedef T value_type;
  RVExample(T &&) {}
};

#ifdef OPTION1

// Option 1: Remove reference type
template <typename T>
RVExample(T &&t) -> RVExample<std::remove_reference_t<T> &&>;

#else

// Option 2: Disable deduction guide if T is a reference type
template <typename T,
          typename = std::enable_if_t<!std::is_reference<T>::value>>
RVExample(T &&t) -> RVExample<T &&>;

#endif

參考資料

• P0091R3: Template argument deduction for class templates (Rev. 6)
• P0433R2: Toward a resolution of US7 and US14: Integrating template deduction for class templates into the standard library
• P0512R0: Class template argument deduction assorted NB resolution and issues

template <typename... Types>
std::scoped_lock<Types...> make_scoped_lock(Types&... args) {
  return std::scoped_lock<Types...>(args...);
}