C++之可变参数模板

2020-12-23

从C++11开始，C++可以使用变长模板参数，能让函数接受任意数量的参. ，有时这些参数都组合成一个表达式，从中得到函数结果。可变模板参数比较抽象，使用起来需要一定的技巧，因为其需要一定的技巧才能使用，所以会显得比较有意思。

可变模板参数函数

可变模板参数函数的声明：

可变模板参数函数的声明和模板函数的声明类似，唯一不同的是需要在表示其抽象类型时即在关键字typename或者class的后面添加上省略号“…”。示例如下：

1 2	template<typename ...Args>//template<class ...Args> void f(Args... args)

省略号的作用：

1.声明一个参数包，包含任意个参数

2.在模板定义的右边，可以将参数展开成一个一个独立的参数

展开参数包的方法有两种：

1.通过递归的模板函数展开

2.通过逗号表达式和初始化列表方式展开

1.通过递归的模板函数展开参数包

#include <iostream>
using namespace std;
void show_list() {}//递归终止函数
template <typename T,typename ...Args>
void show_list(T&& value,Args&& ...args){
    cout << value << endl;
    show_list(args...);
}
 int main(int argc,char **argv[])
 {
    show_list(1,123,"qqq");
     return 0;
 }

在使用递归的方式展开模板参数的时候，需要指定递归终止函数。递归终止函数与可变模板参数的函数同名。且当参数包中剩余的参数个数等于递归终止函数的参数个数时，会调用递归终止函数。

2.通过逗号表达式和初始化列表方式展开

使用递归函数比较好理解如何展开参数包，而使用逗号表达式和初始化列表的方式可能不那么容易理解，其中最关键的就是对于逗号表达式的理解。如果理解了逗号表达式那么应该也就很好理解了。逗号表达式示例：

1	z = (x=y,m);

对于括号中的求值顺序是从左往右，意思就是先进行 x=y的运算，将y赋值给x,然后将括号中的m赋值给z，这样z的值就为m。示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
void show_list(T&& value) {
    cout << value << endl;
}
template <typename ...Args>
void show_listl(Args&& ...args){
    int arr[] = {(show_list(args),0)...};
}

 int main(int argc,char **argv[])
 {
    show_listl(1,123,"qqq");
     return 0;
 }

其展开式为 {(show_list(arg0),0)…},{(show_list(arg0),0),(show_list(args1),0)…},{(show_list(arg0),0),(show_list(args1),0),(show_list(args2),0)…}…,{(show_list(arg0),0),(show_list(args1),0),(show_list(args2),0),….,(show_list(argsn),0)}.最终会创建一个元素全部为0的数组。

下面是使用列表初始化和lambda函数的示例：

#include <iostream>
#include <initializer_list>
using namespace std;
template <typename T>
void show_list(T&& value) {
    cout << value << endl;
}
template <typename F,typename ...Args>
void show_listl(F&& f,Args&& ...args){
    initializer_list<int>({(f(args),0)...});
}

 int main(int argc,char **argv[])
 {
    show_listl([](auto t){cout << t << endl;},1,123,"qqq");
     return 0;
 }

可变参数模板类

当然也可以使用可变模板参数来对结构体或者类进行声明，请声明方式如下：

1 2	template <typename ...Args> // template<class ...Args> class Car{}; //struct Car{};

对于可变参数模板类来说，模板的参数个数可以为任意个。但是可变参数模板类的展开可以通过两个方式进行展开：

1.通过模板偏特化和递归的方式展开

2.通过继承的方式展开参数包

1.通过模板偏特化和递归的方式展开

如下代码所示：

#include <iostream>
#include <initializer_list>
using namespace std;
//前向声明
template <typename ...Args> struct Sum{};
//递归终止，其模板参数可以是多个
template <typename T>
struct Sum<T>{
    enum {value = sizeof(T)};
};
//模板类的定义
template <typename T,typename ...Args>
struct Sum<T,Args...>{
    enum {value = Sum<T>::value + Sum<Args...>::value};
};
int main(int argc,char *argv[])
{
    cout << Sum<int,float,double >::value << endl;
    return 0;
}

需要注意不要忘记声明递归终止的类，否则会出错哦。

2.通过继承的方式展开参数包

#include <iostream>
using namespace std;
//定义整型序列
template <int...>
struct IndexSeq{};
//继承方式展开参数包
template <int N,int... Indexes>
struct MakeIndexs : MakeIndexs <N-1,N-1,Indexes...>{};
//模板特化，终止展开的条件
template <int... Indexes>
struct MakeIndexs<0,Indexes...>{
    typedef IndexSeq<Indexes...> type;
};
int main(int argc,char *argv[])
{
    MakeIndexs<3>::type m3;
    MakeIndexs<6>::type m6;
    cout << typeid(m3).name() <<endl;
    cout << typeid(m6).name() <<endl;
    return 0;
}