C++函数模板与非类型模板参数结合（模板.与非.函数.参数.类型...）

非类型模板参数是在编译时传入的值，如整数、指针等，用于在编译期确定数组大小、缓冲区尺寸等，提升性能。

c++函数模板与非类型模板参数结合

在C++中，函数模板不仅可以使用类型模板参数，还可以结合非类型模板参数（non-type template parameters）来实现更灵活和高效的代码。非类型模板参数允许你在编译时传入值（如整数、指针、引用等），从而让模板根据这些固定值生成特定的代码。

什么是非类型模板参数

非类型模板参数是模板参数的一种，它不是类型，而是一个在编译时已知的值。常见类型包括：

整型（int, size_t, char 等）
指针或引用（指向函数或对象）
std::nullptr_t
浮点类型（C++20 起支持）

例如：

template
void print_array_size(int (&arr)[N]) {
std::cout << "Array size: " << N << std::endl;
} 函数模板与非类型参数的结合使用

将非类型参数用于函数模板，可以在编译期决定行为，提升性能并减少运行时开销。

示例1：编译期数组操作

template
void fill_array(T (&arr)[N], const T& value) {
    for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
        arr[i] = value;
    }
}

这里 T 是类型参数，N 是非类型参数。编译器会为每个不同大小的数组生成独立版本，便于优化循环展开。

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示例2：固定大小缓冲区处理

template
void process_data() {
    char buffer[BufferSize];
    // 根据 BufferSize 做不同处理
    if constexpr (BufferSize > 1024) {
        std::cout << "Large buffer\n";
    } else {
        std::cout << "Small buffer\n";
    }
}

利用 if constexpr 结合非类型参数，可在编译期裁剪代码路径。

限制与注意事项

使用非类型模板参数时需注意以下几点：

参数必须在编译时确定，不能是变量（除非用 constexpr）
浮点数作为非类型参数需 C++20 支持
字符串字面量或动态地址不能作为模板参数
模板实例化会为每个不同的非类型值生成新函数，可能增加代码体积

例如，下面的写法是非法的：

int n = 5;
// 错误：n 不是编译期常量
// func<n>(); 实用场景

这类技术常用于：

静态数组封装
编译期配置（如缓冲区大小、重试次数）
策略模式中的编译期选择
高性能计算中循环展开控制

基本上就这些。合理使用函数模板结合非类型参数，可以写出既通用又高效的代码。关键是理解编译期与运行期的区别，以及模板实例化的机制。

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