C++ "オブジェクト.template method<型>( )" の意味がわからなかったので調べてみた(dot template)

概要

C++の線形代数ライブラリであるEigenのドキュメントのExampleをいろいろと試していたところ、以下のコードが出てきた。

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>
 
int main()
{
   Eigen::MatrixXf A = Eigen::MatrixXf::Random(3, 2);
   std::cout << "Here is the matrix A:\n" << A << std::endl;
   Eigen::VectorXf b = Eigen::VectorXf::Random(3);
   std::cout << "Here is the right hand side b:\n" << b << std::endl;
   std::cout << "The least-squares solution is:\n"
        << A.template bdcSvd<Eigen::ComputeThinU | Eigen::ComputeThinV>().solve(b) << std::endl;
}

最後の文

A.template bdcSvd<Eigen::ComputeThinU | Eigen::ComputeThinV>().solve(b)

が全く理解できずにいたが、さらにコンパイルエラーにもなったので記載ミスかとも思ったが調べてみることにした。.template はdot templateと言うみたいです。

追記)
コメント欄に@SaitoAtsushiさんの解説がありますので、コメント欄も御覧ください。

実行環境

> g++ --version
Apple clang version 16.0.0 (clang-1600.0.26.6)
Target: arm64-apple-darwin24.3.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

dot templateの調査

参照記事

実験

参照記事の２番目のサンプルコードに出力のコード追加して試してみます。

test1.cc

#include <iostream>
#include <vector>

struct X {
  template <int N>
  int get() const
  {
      return N;
  }
};

int main()
{
  typename std::vector<int>::iterator it; // OK

  int value = X().template get<3>(); // OK
  std::cout << "value = " << value << std::endl;
}

記事はC++11のところに記載されていたので、C++11以上なら大丈夫なようです。

> g++ test1.cc -std=c++11
> ./a.out
value = 3

上記のコードを今までのように書くとしたら、以下のようになるでしょう。

test2.cc

#include <iostream>
#include <vector>

struct X {
  template <int N>
  int get() const
  {
      return N;
  }
};

int main()
{
  std::vector<int>::iterator it;

  int value = X().get<3>(); 
  std::cout << "value = " << value << std::endl;
}

> g++ test2.cc -std=c++03
> ./a.out
value = 3

C++03でもコンパイルエラーはなかった。

今度はtemplateを使った関数printの中で試す。

test3.cc

#include <iostream>
#include <vector>

struct X {
  template <int N>
  int get() const
  {
      return N;
  }
};


template<typename T> void print(T& x) {
  int value = x.get<3>(); 
  std::cout << "value = " << value << std::endl;
}

int main()
{
  typename std::vector<int>::iterator it; 
  X xx  = X();
  print<X>(xx);
}

> g++ test3.cc -std=c++11
test3.cc:14:17: error: missing 'template' keyword prior to dependent template name 'get'
   14 |   int value = x.get<3>(); 
      |                 ^  ~~~
1 error generated.

エラーになりました。
では、dot templateに戻してみます。

test4.cc

#include <iostream>
#include <vector>

struct X {
  template <int N>
  int get() const
  {
      return N;
  }
};


template<typename T> void print(T& x) {
  int value = x.template get<3>();
  std::cout << "value = " << value << std::endl;
}

int main()
{
  typename std::vector<int>::iterator it;
  X xx = X();
  print<X>(xx);
}

> g++ test4.cc -std=c++11
> ./a.out
value = 3

dot templateなら無事にコンパイルできました。

もう一つだけ試してみます。

test5.cc

#include <iostream>
#include <vector>

struct X {
  template <int N>
  int get() const
  {
      return N;
  }
};


template<typename T>T print(X& x) {
  int value = x.get<3>();
  std::cout << "value = " << value << std::endl;
  return (T)value;
}

int main()
{
  typename std::vector<int>::iterator it;
  X xx = X();
  print<int>(xx);
}

Tのtemplateはなくても良かったのですが、一応残しました。

> g++ test5.cc -std=c++11
> ./a.out
value = 3

今までの使い方も確認できて良かったです。

templateで指定された型のオブジェクトのメンバーにtemplateが使われているときは
dot templatを使わないといけないのではないか、というのが自分なりの理解です。たぶん、これは１番目の参照記事が言っている事だとは思います。

終わりに

最初検索などをしてもtemplateで検索するとたくさん出てくるので、自分が知りたいものがdot templateだと分かるまでに時間がかかりました。さらに、dot templateの記事も少ないという状況でした。