模板的模板参数匹配

一、模板做为模板的参数

实际的工程中有一个情况需要用回调函数来处理具体的数据，这里需要处理非类型模板参数，在处理完成后，又想把其它几种情况都写一下。在这个回调函数中，需要处理一下不同情况下，模板的模板参数问题，什么是模板的模板参数？就是模板的参数是模板的情况，前面有过分析，不再详细说明，此次只是用一个实际的例子来说明一下如何使用。

二、例程

这个实际的例子是把内部的参数指针通过回调函数引用传回给应用 ，由应用来处理相关操作。那么此处就有一个问题，在回调函数中，本身就是一个模板参数，该怎么处理？看它的基本版 ，也就是不使用模板的模板参数：

template <typename T, size_t N = 100> struct Data final {
 ......
};
std::optional<size_t> Add(std::function<void(Data<T> *&, size_t)> fn) {
......
}

这样的话在应用层直接写一个类似的函数绑定到std::function即可。但是这种方法灵活性较差，所以修改了几个版本：

#include 
#include 
using namespace std;

//常量定义，用于模板参数
constexpr size_t num = 100;

//三种不同的模板类定义，供做模板参数
template <typename T>
struct SData final {

  std::array<T, 100> Buf = {0};
};
template <typename T, typename N>
class SSData {

   //std::array Buf = {0};//此处N为非常数，关闭
};
template <typename T, size_t N = 100>
class SoData {

  std::array<T, N> Buf = {0};
};

//三个匹配的调用函数
std::optional<size_t>
getData(SData<A> *&sd,size_t size = 100) {
  std::cout << "this is test" << std::endl;
}
std::optional<size_t>
getData2(SSData<A, size_t> *&sd,size_t size = 100) {
  std::cout << "this is test2" << std::endl;
}
// num can ignore
std::optional<size_t>
getData3(SoData<A, num> *&sd,size_t size = 100) {
  std::cout << "this is test3" << std::endl;
}

//三个模板函数
template <typename T, template <typename N> typename Con>
using Fn = std::function<std::optional<size_t>(Con<T> *&, size_t)>;

template <typename T, typename P,
          template <typename N, typename U> typename Con>
using Fn2 = std::function<std::optional<size_t>(Con<T, P> *&, size_t)>;
template <typename T, size_t P,
          template <typename N, size_t U = 100> typename Con>
using Fn3 = std::function<std::optional<size_t>(Con<T, P> *&, size_t)>;

//模板参数类，形式上用
struct A {
 ......
};
int main() {

  Fn<A, SData> fn = getData;
  Fn2<A, size_t, SSData> fn2 = getData2;
  Fn3<A, num, SoData> fn3 = getData3; num can ignore

  SData<A> *smd =new SData<A>;
  SSData<A, size_t> *ssmd =new SSData<A, size_t>;
  SoData<A, num> *somd =new SoData<A, num>; num can ignore

  fn(smd, 100);
  fn2(ssmd, 100);
  fn3(somd, 100);

  return 0;
}

此次遇到的主要问题和解决方式：
1、名字写错的问题，这种低级错误很麻烦，主要是思维惯性，休息一下往往就找出来了。
2、由于使用工具，有时候儿会自动推出中括号，从而把模板参数（特别是定义变量时）用中括号包裹（应该是尖括号），导致问题。
3、如果在实际情况中遇到不好解决的模板问题，可以从实例化向回推，更容易理解并找到问题。
4、重视编译警告和错误提示，特别本次给Fn系列赋值时，错误提示很准确。
5、从基础出发，不要一开始就搞得特别大，如果已经搞得特别大，可以简化一下模型，成功后再回推。
最重要的是，模板的模板参数其实类似于竹笋，内层的嵌套依赖于外部的模板参数，外部的模板参数对内部的模板参数来说等同于实现，这个非常重要。换句话说，你是无法在最外层直接操作下一层的模板参数的。这点非常重要，切记。另外，在模板参数声明时，层间的参数定义是同等地位的，也就是说，下一层也无法使用上一层的模板参数，否则会报“Declaration of ‘T’ shadows template parameter”。上层的定义覆盖了下层的定义，这个学过C++的都知道原因。
说明一下，通过某种手段变相去操作内部的模板参数不是直接操作，这里的直接操作就是直接实例化。
有时间可以把它写成一个变参模板的实现，估计适应性会更好。

三、总结

本来是想简化一下工程实践上的操作，同时可以使用decltype来处理回调函数的返回值，结果事以愿违，这个模板的匹配让工作反而变得复杂起来。不过，借此机会，把模板匹配有了一个更强的理解，也是一件幸事。
实践出真知，这句话真是非常有道理。