[C++知识库]C++ 参数包

简介

模板参数包是可以接受零个或多个模板参数（非类型、类型或模板）的模板参数。

1. 语法

(1) 非类型模板参数包：

ConcreteType... Args

此处 ConcreteType 为具体的类型，如 int.

(2) 类型模板参数包：

typename... Types

(3) 模板模板参数包：（即模板形参是另一个模板）

template <parameter-list> typename... Types

(4) 参数包扩展：

pattern...

将 pattern 扩展为以逗号分隔的列表（包含0或多个模式）. 其中，pattern 必须包含至少一个参数包.

在类模板中，模板参数包需是最后一个模板形参. 而在函数模板中则不必（指的是在模板形参列表中的位置，而不是函数形参列表），只要能够从函数实参列表推断出参数包即可.

template<typename... Ts, typename U> struct Invalid; // Error: Ts.. not at the end
 
template<typename... Ts, typename U, typename=void>
void valid(U, Ts...);     // OK: can deduce U
// void valid(Ts..., U);  // Can't be used: Ts... is a non-deduced context in this position

从上例中可以看出，即使是在函数模板中，参数包仍需要是函数形参列表的最后一个参数. 简单起见，尽量将参数包放在最后.

例子1：

template<typename... Ts>	// (2)
void f(Ts...) {}			// (4)

template<typename... Ts, int... N>		// (2),(1)
void g(Ts (&...arr)[N]) {}				// (4)

int n[1];
g<const char, int>("a", n); // Ts (&...arr)[N] expands to 
                            // const char (&)[2], int(&)[1]

注意：不允许使用 Ts (&...)[N]，因为 C++11 语法要求圆括号括起的 ... 需要有一个名字.

例子2：

#include <iostream>

void myPrintf(const char* fmt)
{
	std::cout << fmt;
}

template <typename T, typename... Ts>
void myPrintf(const char* fmt, T value, Ts... args)
{
	for (; *fmt != '\0'; fmt++)
	{
		if (*fmt == '%')
		{
			std::cout << value;

			myPrintf(fmt+1, args...);
			return;
		}

		std::cout << *fmt;
	}
}

int main()
{
	myPrintf("Hello, I'm %, % yeas old.", "gzming", 20);
}

Hello, I'm gzming, 20 yeas old.

2. 参数包扩展

• 当 pattern 中包含多个参数包时，这些参数包的长度应该一致.

  template<typename...> struct Tuple {};
  template<typename T1, typename T2> struct Pair {};
  
  template<class ...Args1> struct zip 
  {
      template<class ...Args2> struct with 
      {
          typedef Tuple<Pair<Args1, Args2>...> type;      // Pair<Args1, Args2> is the pattern
      };
  };
  
  typedef zip<short, int>::with<unsigned short, unsigned>::type T1;
  

• 当参数包嵌套时，内层的参数包先扩展，然后再和外层的参数包一起扩展.

  template<class... Args>
  void g(Args... args) 
  {
  	/*
  	inner pack expansion is "args...", it is expanded first
  	outer pack expansion is h(E1, E2, E3) + args..., it is expanded
  	second (as h(E1,E2,E3) + E1, h(E1,E2,E3) + E2, h(E1,E2,E3) + E3)
  	*/
      f(h(args...) + args...);
  }
  

参数包扩展可在如下地方使用：

• 模板形参列表

  template<typename... T>
  struct value_holder
  {
      template<T... Values> // expands to a non-type template parameter list,
      struct apply {};     // such as <int, char, int(&)[5]>
  };
  

• 模板实参列表

  template<class A, class B, class...C>
  void func(A arg1, B arg2, C...arg3)
  {
      container<A, B, C...> t1; 
      container<C..., A, B> t2; 
      container<A, C..., B> t3;
  }
  

• 函数形参列表

  template<typename ...Ts>
  void f(Ts...) {}
  

• 函数实参列表

  f(&args...);
  f(++args..., n);
  
  // f(const_cast<const E1*>(&X1), const_cast<const E2*>(&X2), const_cast<const E3*>(&X3))
  f(const_cast<const Args*>(&args)...);
  

• 圆括号初始化器

  Class c1(&args...);
  

• 花括号初始化器

  template<typename... Ts> void func(Ts... args) {
      const int size = sizeof...(args) + 2;
      int res[size] = { 1,args...,2 };
  }
  

  sizeof... 运算符返回参数包的大小.

• 基类列表、成员初始化列表

  template<class... Mixins>
  class X : public Mixins... {
   public:
      X(const Mixins&... mixins) : Mixins(mixins)... { }
  };
  

• Lambda 捕获

  template<class... Args>
  void f(Args... args) {
      auto lm = [&, args...]{ return g(args...); };
      lm();
  }
  

• sizeof... 运算符

  template<class... Types>
  struct count {
  	static const std::size_t n = sizeof...(Types);
  };