Краткий ответ

Нетиповой параметр, обозначающий размер массива, выводится из его границы, если параметр функции принимает массив по ссылке. При этом массив не преобразуется в указатель, поэтому его размер сохраняется в выводимом значении.

Исторический контекст

В обычных выражениях массив часто преобразуется в указатель на первый элемент, из-за чего информация о количестве элементов теряется. Шаблонный нетиповой параметр позволяет связать размер массива с параметром функции и вычислить его на этапе компиляции без хранения размера во время выполнения.

Постановка проблемы

Если функция принимает массив по значению, такой параметр фактически трактуется как указатель, а не как массив. В результате компилятор не может вывести его границу: указатель содержит адрес, но не длину массива.

Это особенно важно для строковых литералов и встроенных массивов: передача по ссылке сохраняет исходный тип массива, включая его размер. Для строкового литерала размер также включает завершающий нулевой символ.

Подробное решение

Параметр шаблона можно связать с размером массива через ссылочный параметр вида const T (&)[N]. При вызове компилятор выводит T как тип элемента, а N — как количество элементов массива.

#include <cstddef>
#include <iostream>

template<class T, std::size_t N>
void print_size(const T (&)[N]) {
    std::cout << N;
}

int main() {
    int values[4]{};
    print_size(values); // 4
}

Ключевым является именно &: ссылка запрещает преобразование массива в указатель во время сопоставления параметра. const позволяет принимать как константные, так и неконстантные массивы, но сам параметр при этом не изменяет элементы.

Размер N является нетиповым параметром шаблона. Он должен быть значением, допустимым для такого параметра; в данном случае используется тип std::size_t. Разные размеры создают разные специализации функции, хотя обычно компилятор устраняет лишние вызовы благодаря оптимизации.

Механизм работает только для встроенных массивов с известной границей. Указатель, динамически выделенный буфер и контейнер std::vector не содержат выводимой длины. Для std::array размер является частью типа и может извлекаться другими средствами, но это уже не встроенный массив.

Ситуация из практики

В утилите сериализации нужно принимать массивы фиксированного размера и проверять, что число элементов соответствует формату сообщения. Рассматривались три варианта: передавать указатель и длину отдельно, использовать контейнер с размером, например std::array, или принимать встроенный массив по ссылке с выводом N.

Пара указатель плюс длина универсальна, но допускает рассинхронизацию указателя и размера. std::array безопаснее, однако требует изменить тип данных или интерфейс вызывающего кода. Ссылка на массив сохраняет существующий интерфейс и позволяет проверить размер на этапе компиляции, поэтому для API, работающего именно со встроенными массивами, выбирается третий вариант.

При этом такой интерфейс не следует выдавать за универсальный диапазон: он не принимает динамические буферы без дополнительного преобразования. Для общего API лучше рассмотреть std::span, где размер является частью представления диапазона, но проверка фиксированного размера на этапе вывода потребует отдельного ограничения.

Что кандидаты часто упускают

Почему параметр по значению не позволяет вывести размер массива?

При сопоставлении параметра функции массив обычно подвергается преобразованию массива в указатель. Например, массив из четырёх int рассматривается как int*, поэтому граница 4 исчезает ещё до вывода параметров шаблона. Ссылка на массив предотвращает это преобразование.
Входит ли завершающий нулевой символ в размер строкового литерала?

Да. Строковый литерал имеет тип массива const char с размером, включающим \0. Поэтому для текста из трёх видимых символов выводится размер четыре. Это часто становится источником ошибки при сравнении размера литерала с длиной логического текста.
Можно ли вывести размер, если аргумент уже имеет тип указателя?

Нет. После преобразования массива в указатель информация о границе недоступна механизму вывода. Размер можно передать отдельным параметром, получить из внешнего контракта или использовать тип, который хранит размер, например std::array; восстановить исходную длину из одного указателя в общем случае невозможно.