C++20 コンセプトを使った部分特殊化のテンプレートについて

Question

前提・実現したいこと

基本型のMIN,MAX値が.NETのようにまとまってないことに不便を感じたので、コンセプトとテンプレートの練習も兼ねて書いてみることにしました。

基本的なコンストラクタなどは同じ振る舞いなので、共通化して、BoolとINTで演算系が違うのでそれぞれ特殊化する方針で考えています。

それが、以下のソースになります。

該当のソースコード

namespace ClassedValue{
    /**
     * @brief 整数型（Boolを除く）であることを示すコンセプトです。
     *
     * @tparam T 調査対象クラス
     */
    template <class T>
    concept IsIntegerWithoutBool = std::is_integral_v<T> && !std::is_same_v<bool, T>;


　　　/*基本テンプレート*/
　　 template <class T>
    class BasicValueObject final
    {
       private:
        T value;

        constexpr BasicValueObject() noexcept : value(T{}){};
        constexpr BasicValueObject(const BasicValueObject& obj) noexcept : value(obj.value){};
        constexpr BasicValueObject(const T& obj) noexcept : value(obj){};
    };


    template <>
    class BasicValueObject<bool>
    {
       private:
        bool value;
　　　　　/*中略  BOOL系演算定義  */
    };

　　/*整数型はこの部分特殊化を経由してほしい*/
    template <IsIntegerWithoutBool T, T& Min, T& Max>
    class BasicValueObject<T>　　　　　　　　　　　　　　//ここでエラー
    {
　　　　　public:
             constexpr T Minvalue = Min;
             constexpr T Maxvalue = Max;
   　　　/*中略  整数系演算定義  */
    ｝

    //こんなかんじで定義したい
    using Bool   = BasicValueObject<bool>;
    using Int8   = BasicValueObject<int8_t, INT8_MIN, INT8_MAX>;
    using Uint8  = BasicValueObject<uint8_t, UINT8_MIN, UINT8_MAX>;
    using Byte   = Uint8;
    using Int16  = BasicValueObject<int16_t, INT16_MIN, INT16_MAX>;
    using Uint16 = BasicValueObject<uint16_t, UINT16_MIN, UINT16_MAX>;
    using Int32  = BasicValueObject<int32_t, INT32_MIN, INT32_MAX>;
    using Uint32 = BasicValueObject<uint32_t, UINT32_MIN, UINT32_MAX>;
    using Int32  = BasicValueObject<int32_t, INT32_MIN, INT32_MAX>;
    using Uint32 = BasicValueObject<uint32_t, UINT32_MIN, UINT32_MAX>;
}

発生している問題・エラーメッセージ

template parameters not deducible in partial specialization:GCC

参考URL

以下のページを参考にしています。
https://programming-place.net/ppp/contents/cpp/language/023.html#partial_specialization

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.1.0/lto-wrapper
ターゲット: x86_64-pc-linux-gnu
configure 設定: /build/gcc/src/gcc/configure --prefix=/usr --libdir=/usr/lib --libexecdir=/usr/lib --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=https://bugs.archlinux.org/ --enable-languages=c,c++,ada,fortran,go,lto,objc,obj-c++,d --with-isl --with-linker-hash-style=gnu --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --enable-cet=auto --enable-checking=release --enable-clocale=gnu --enable-default-pie --enable-default-ssp --enable-gnu-indirect-function --enable-gnu-unique-object --enable-install-libiberty --enable-linker-build-id --enable-lto --enable-multilib --enable-plugin --enable-shared --enable-threads=posix --disable-libssp --disable-libstdcxx-pch --disable-libunwind-exceptions --disable-werror gdc_include_dir=/usr/include/dlang/gdc
スレッドモデル: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
gcc バージョン 10.1.0 (GCC)

よろしくおねがいします。

Comments

[SHOMI]

回答ではありませんが…
>基本型のMIN,MAX値が.NETのようにまとまってない
numeric_limitsのmin()/max()で取れますよ。
https://cpprefjp.github.io/reference/limits/numeric_limits.html

[yohhoy]

「基本型のMIN,MAX値が.NETのようにまとまってない」とありますが、std::numeric_limit<Type> https://cpprefjp.github.io/reference/limits/numeric_limits.html ではダメなのでしょうか？

[bjnes]

numeric_limitsの情報ありがとうございます。
テンプレートとコンセプトの練習も兼ねているので、
できれば、なぜこのエラーが出ているのか知りたいです。

部分特殊化ができない人にはなりたくないですので；；；

Answer 1

ご指摘ありがとうございました。

まず、”部分”特殊化について、私の理解が間違っていました。

１ ．
誤：プライマリーテンプレート実装の”一部分”をテンプレート引数に基づいて、改変してくれる。
正：プライマリーテンプレート引数の”一部分”に基づいて、実装の中身すべてを改変する。⇒中身に互換性はない（参考：URL）

2 .
コンストラクタなどを共通化させたい場合は継承を用いる。
参考：継承コンストラクタ

3 .以下のような可変長の引数を扱いたい場合は先にプライマリー
テンプレートを定義する。

template <class T, int ...args>class BasicValueObject;

template<>
class BasicValueObject<bool>{/*中略*/};

template<std::integral T,int min,int max>
class BasicValueObject<T,min,max>{/*中略*/};

 using Bool   = BasicValueObject<bool>;
 using Int8   = BasicValueObject<int8_t, INT8_MIN, INT8_MAX>

Answer 2

質問文中ソースコードの問題を再現する最小化したコードです。
https://wandbox.org/permlink/foQ46es3IbRPKGip

#include <concepts>

// プライマリテンプレート
template <typename T>
struct S {};

// 特殊化
template <>
struct S<bool> {};

// 部分特殊化
template <typename E, std::size_t N>
struct S<E[N]> {};

// エラー!!
template <std::integral T, T Value>
struct S<T> {};
// error: template parameters not deducible in partial specialization:
// note: 'Value'

テンプレートの特殊化では、Valueのように独立したテンプレートパラメータを追加することはできません。

Comments

[bjnes]

ということは、
using Bool = BasicValueObject<bool>;
using Int8 = BasicValueObject<int8_t, INT8_MIN, INT8_MAX>;
を定義できないということでしょうか？

[yumetodo]

そもそも論として部分特殊化いります？
minとmaxはつねに要求していいのでは。
https://wandbox.org/permlink/hyVKEDcB0GcHa93N

[bjnes]

個人的な感覚なのですが、BOOLがMIN,MAXを持つのが気持ち悪いのです。
あと、ToStringとか、演算とか実装しだすとなんか違う気がします。

[yohhoy]

> ということは、
> using Bool = BasicValueObject<bool>;
> using Int8 = BasicValueObject<int8_t, INT8_MIN, INT8_MAX>;
> を定義できないということでしょうか？
そもそもクラステンプレート定義がエラーとなっていますから、結果的にそうですね。

質問者さんの実現したいことを理解していないので確かなことは言えませんが、yumetodoさんも指摘するように部分特殊化が適切なケースには見えません。

> 基本的なコンストラクタなどは同じ振る舞いなので、共通化して
とありますが、プライマリテンプレートと部分特殊化されたテンプレートの間で "共通化される実装(処理)" は何もありません。
部分特殊化の主眼は、プライマリテンプレートとは異なる実装やインタフェースを与えることにあります。
実装(処理)の共通化が目的であれば、クラス継承(is-a, is-implemented-in-terms-of)ないしコンポジット(has-a)が自然です。

[yumetodo]

>BOOLがMIN,MAXを持つのが気持ち悪いのです。
そこまでいうならBooleanは算術演算できないってことでそもそも除外してしまうほうがいいのでは。