C++基础::变量模板（variable template）

既然允许C++模板类（class template）的存在，允许C++函数模板（function template）的存在，也应当允许变量模板（variable template）的存在。

引入

变量模板，标准C++14（C++11是C++14的一个subset子集，）的一个新的语法特性。C++新标准引入变量模板的主要目的是为了简化定义（simplify definitions）以及对模板化常量（parameterized constant）的支持。

C++14之前的语法规则不允许使用模板声明的方式声明一个变量

template<typename T>
T var;              // not allowed in pre-C++14
var<int> = 5;           // == (int var = 5;)

它足够新，以至于相当多的编译器还未完全支持，比如windows下的vs2013。本文涉及的代码统一在C++的一个在线ide——ideone中进行编译（选择这个编译器的目的主要在于它对C++14标准的支持）。

在线编译器c++标准可选

条条大陆通罗马，此路不通（C++14标准之前），我们虽然有一些另外的替代方案，但这些方案，往往冗余度过高且形式比较复杂。

workaround 1

第一种替代方案是，使用类模板的constexpr static数据成员的方式：

template<typename T>
struct PI
{
    constexpr static T pi = T(3.1415926535897932385);
    // 这里必须使用关键字constexpr，而不可以是const
    // const 常量必须在编译器得到确定
    // 自C++11起，constexpr可以让表达式核定于编译期
}

// duplicate declaration
template<typename T>
constexpr T PI<T>::pi;

int main(int, char**)
{   
    std::cout << PI<int>::pi << std::endl;  
                                        // 3
    std::cout << PI<double>::pi << std::endl;   
                                        // 3.14159
    return 0;
}

这种做法，因为constant是一种ODR（One Definition Rule）的定义规则。对constant的两次声明是有必要的，一次在类模板体内，一次在类模板体外，如上代码所示。

workaround 2

另外一种解决方案是使用constexpr函数模板的形式，该函数返回期待的类型。

template<typename T>
T PI()
{
    constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
    return pi;
}

int main(int, char**)
{
    std::cout << PI<int>() << std::endl;
    std::cout << PI<double>() << std::endl;
    return 0;
}

variable template

现在，有了C++新标准对变量模板的支持，操纵一个可变类型的常量可以得到显著的简化，

// old version
PI<int>::pi     // constexpr static data member
PI<int>()       // constexpr function
 // new version
PI<int>

template<typename T>
constexpr T PI = T(3.1415926535897932385);
template<typename T>
T area(T r)
{
    return PI<T>*r*r;
}

int main(int, char**)
{
    std::cout << PI<int> << std::endl;
    std::cout << area(2.0) << std::endl;    
                // 函数模板的自动类型推导
    return 0;
}

当然我们亦可以将变量模板应用到一个非常量变量上来；

tempalte<typename T>
T val = T(3.1415926535897932385);

int main(int, char**)
{
    val<float> = 0.6180339887498948482;
    std::cout << val<float> << std::endl;   
                // 使用新赋的值
    std::cout << val<double> << std::endl;
                // 使用默认值
    return 0;
}

References

[1] <Introduction to Variable Templates of C++14>