Warum kann „std::string' in C kein Nicht-Typ-Vorlagenparameter sein?

Warum kann std::string nicht als nicht typspezifischer Vorlagenparameter verwendet werden?

In C nicht typspezifische Vorlagenparameter spielen eine entscheidende Rolle in der generischen Programmierung. Sie haben jedoch eine besondere Anforderung: Es müssen konstante Integralausdrücke sein. Diese Einschränkung ist aus mehreren Gründen unerlässlich.

Einer der Hauptgründe liegt in der Natur der nicht typspezifischen Vorlagenparameter. Sie werden verwendet, um Parameter während der Vorlageninstanziierung anzugeben, sodass der Compiler basierend auf den bereitgestellten Werten spezielle Versionen der Vorlage generieren kann. Dieser Prozess findet zur Kompilierungszeit statt, daher müssen die Werte von nicht typspezifischen Vorlagenparametern während der gesamten Kompilierung bekannt und konstant sein.

Typen wie std::string erfüllen diese Anforderung jedoch nicht. Sie sind keine konstanten Integralausdrücke und können zur Laufzeit geändert werden. Würde man sie als Nicht-Typ-Vorlagenparameter zulassen, würde dies zu einer Situation führen, in der sich der Wert des Parameters nach der Instanziierung ändern könnte. Dies würde die Generierung neuer Template-Instanzen zur Laufzeit erfordern, was innerhalb des C-Template-Systems nicht möglich ist.

Der C-Standard definiert explizit die zulässigen Typen für Nicht-Typ-Template-Parameter in Abschnitt 14.1 [temp.param] S. 4. Gemäß diesem Abschnitt können nichttypbasierte Vorlagenparameter nur von den folgenden Typen sein:

• Integral- oder Aufzählungstyp
• Zeiger auf Objekt oder Zeiger auf Funktion
• L-Wert-Referenz auf Objekt oder L-Wert-Referenz auf Funktion
• Zeiger auf member
• std::nullptr_t

Diese Typen erfüllen die Anforderung, zur Kompilierungszeit konstant und bekannt zu sein, wodurch die konsistente Generierung von Vorlageninstanzen während des gesamten Kompilierungsprozesses sichergestellt wird. Durch die Beschränkung nicht typisierter Vorlagenparameter auf diese spezifischen Typen behält C seine Effizienz und Flexibilität bei der generischen Programmierung bei.

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