一、变量模板（Variable Templates）
在前面的“C++11中对模板的支持”中，对变量模板进行过基本的描述。变量模板的用处也分析的比较简单，本篇文章专门把这个变量模板拿出来，对其进行更详细的说明。c++14以后，c++的新的标准提供了对变量模板的支持。变量模板的作用，其实仍然是对模板编程的支持，简化定义，增加对模板化常量的支持。其基本的语法形式如下：
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.
按上面的语法表示可以看出，变量模板的定义还是非常简单的，它的模板参数支持非类型形参、类型形参和模板形参。
二、作用和应用
1、基础使用
看一个基本的定义：
template<typename T> T Var{};//零初始化Var
模板可以有默认的模板实参，先看一下大家广为熟悉的PI的定义：
template<typename T = long double>
constexpr T pi = T{3.1415926535897932385};
2、对模板化常量的支持
其实就是对默认值的定义，仍然以PI为例程：
template<class T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385L); // 变量模板；需要推导T的类型
3、非类型模板参数
非类型模板参数一般是指整数类型、指针和成员指针类型以及左值引用类型、枚举类型（c++11起）；另外从c++20开始支持浮点类型和一些特定的字面类型。看下面的例子：
template<int N>
std::array<int, N> arr{}; // N个元素的数组，零初始化（译注，使用initializer进行初始化）
template<auto N>
constexpr decltype(N) dval = N; // dval的类型依赖于传入的值;C++20起支持auto
4、数据成员的简化使用
在以前的模板类成员的使用过程中，在引用类模板中的静态成员时，还是有点复杂，看一下例子：
template<typename T>
class Min
{
public:
static constexpr int min = 1;
};
//使用
auto min = Min<int>::min
而如果使用变量模板对不同的情况进行特化：
//特化定义
template<typename T>
int myMin = Min<T>::min;
//使用
auto min = myMin<int>;
另外一个就是从c++17起对类型后缀_v的简化,在c++17以前使用某个SFINAE中的函数时，一般会有类似std::is_const::value的用法，但在之后就会见到std::is_const_v，采用就的就是变量模板定义的方式：
namespace std
{
template<typename T> constexpr bool is_const_v = is_const<T>::value;
}
5、变量模板全特化和偏特化
既然是模板就会有全特化和偏特化：
//全特化
template<typename T> constexpr std::size_t SZ = sizeof(T);
template<> constexpr std::size_t SZ<void> = 0;
//偏特化
template<typename T> constexpr std::size_t SZ1 = sizeof(T);
template<typename T> constexpr std::size_t SZ1<T*> = sizeof(void*);
在c++14以前即未引入变量模板以前，参数化变量一般使用类模板的静态数据成员或者constexpr 函数模板来返回所需要的值。而有这个变量模板后，一切都变得简单了。
三、例程
下面看一下具体应用的例子：
//简化的例子和非类型参数
#include <iostream>
#include <array>
template<int N>
std::array<int, N> arr{}; // 定义数组并初始化
template<auto N>
constexpr decltype(N) dval = N;
void TestArray()
{
std::cout << dval<'c'> << std::endl;
arr<10>[0] = 42; // 设置全局arr第1个元素的值
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 {
template<typename T>
class numeric_limits
{
public:
static constexpr bool is_signed = false;
};
}
//可以定义：
template<typename T>
constexpr bool isSigned = mystd::numeric_limits<T>::is_signed;
void TestSimple()
{
bool sig = isSigned<char>;
std::cout << "mystd numeric_limits is:" << sig << std::endl;
}
int main()
{
TestArray();
TestSimple();
return 0;
}
再看一个返回值的例子：
//返回值例子
template<typename T>
constexpr T PI = T(3.1415926535897932385);
template<typename T=long double>
T VAL = T(3.1415926535897932385);
template<typename T>
T circular_area(T r)
{
return PI<T>*r*r;
}
int main()
{
VAL<float> = 3.1415;
std::cout << VAL<float> << std::endl;
std::cout << VAL<> << std::endl;
std::cout << PI<int> << std::endl;
std::cout << PI<double> << std::endl;
std::cout << circular_area(2.0) << std::endl;
return 0;
}
对于常量和变量的表示，变量模板都可以很好实现。通过上面的例子可以清晰的看到其用法。习惯了C编程的同学，可能说用宏定义一个PI不更香么，这个就看你对语言理解的深度和广度了，也考验每个开发人员对不同的开发场景的设计应用了。
没有最好，只有最合适。理论再好，不符合实际情况反而不妙。这个就需要每个人自己去思考。
四、总结
从上面的变量模板的使用可以看出，其实这和模板进一步编程风格的统一有着很大的关系。当然，在这个过程中，也将一些编程的复杂度进一步降低，特别对一些本身就是一种常量的表示进一步完善代码风格。换句话说，在统一编程风格的基础上，进一步简化一些冗余的代码表示。
总之，c++的模板编程是一个很重要的发展方向，对其不断的进行完善和发展也符合c++发展的目标和希望。
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