由于我对发现的结果不满意,因此我尝试自己制定解决方案,并最终编写了一个小型库,该库允许对参数包进行通用运算。我的解决方案具有以下功能:
- 允许迭代参数包的全部或某些元素,可能通过计算它们在参数包上的索引来指定;
- 允许将参数包的计算部分转发给可变参函数;
- 只需要包含一个相对较短的头文件;
- 广泛使用完美的转发以进行大量内联,并避免不必要的复制/移动,以将性能损失降至最低;
- 迭代算法的内部实现依靠空基类优化来最大程度地减少内存消耗。
- 扩展和适应很容易(相对而言,考虑到它是模板元编程)。
我将首先展示如何使用该库,然后发布其实现。
用例
这是一个示例,说明如何使用该for_each_in_arg_pack()
函数迭代包的所有参数并将输入中的每个参数传递给客户端提供的某些函子(当然,如果参数包包含值,则函子必须具有通用调用运算符异构类型):
struct print
{
template<typename T>
void operator () (T&& t)
{
cout << t << endl;
}
};
template<typename... Ts>
void print_all(Ts&&... args)
{
for_each_in_arg_pack(print(), forward<Ts>(args)...);
}
print
上面的函子也可以用于更复杂的计算中。特别是,这是一个如何迭代包中参数的子集(在这种情况下,是子范围)的方式:
template<typename... Ts>
void split_and_print(Ts&&... args)
{
constexpr size_t packSize = sizeof...(args);
constexpr size_t halfSize = packSize / 2;
cout << "Printing first half:" << endl;
for_each_in_arg_pack_subset(
print(),
index_range<0, halfSize>(),
forward<Ts>(args)...
);
cout << "Printing second half:" << endl;
for_each_in_arg_pack_subset(
print(),
index_range<halfSize, packSize>(),
forward<Ts>(args)...
);
}
有时,人们可能只想将参数包的一部分转发给其他可变参数函子,而不是遍历其元素并将每个参数分别传递给非可变函子。这是forward_subpack()
算法允许执行的操作:
struct my_func
{
template<typename... Ts>
void operator ()(Ts&&... args)
{
print_all(forward<Ts>(args)...);
}
};
template<typename... Ts>
void split_and_print(Ts&&... args)
{
constexpr size_t packSize = sizeof...(args);
constexpr size_t halfSize = packSize / 2;
cout << "Printing first half:" << endl;
forward_subpack(my_func(), index_range<0, halfSize>(), forward<Ts>(args)...);
cout << "Printing second half:" << endl;
forward_subpack(my_func(), index_range<halfSize, packSize>(), forward<Ts>(args)...);
}
对于更具体的任务,当然可以通过索引来检索包中的特定参数。这是该nth_value_of()
函数及其助手first_value_of()
和允许执行的操作last_value_of()
:
template<unsigned I, typename... Ts>
void print_first_last_and_indexed(Ts&&... args)
{
cout << "First argument: " << first_value_of(forward<Ts>(args)...) << endl;
cout << "Last argument: " << last_value_of(forward<Ts>(args)...) << endl;
cout << "Argument #" << I << ": " << nth_value_of<I>(forward<Ts>(args)...) << endl;
}
另一方面,如果自变量包是同构的(即所有自变量具有相同的类型),则可能更希望使用以下公式。所述is_homogeneous_pack<>
元函数允许确定在参数包的所有类型是否是同质的,并且主要是指在所使用static_assert()
的语句:
template<typename... Ts>
void print_all(Ts&&... args)
{
static_assert(
is_homogeneous_pack<Ts...>::value,
"Template parameter pack not homogeneous!"
);
for (auto&& x : { args... })
{
}
cout << endl;
}
最后,由于lambda只是函子的语法糖,因此它们也可以与上述算法结合使用。但是,直到C ++支持通用lambda为止,这仅适用于同类参数包。以下示例还显示了homogeneous-type<>
元函数的用法,该元函数返回同构包中所有参数的类型:
static_assert(
is_homogeneous_pack<Ts...>::value,
"Template parameter pack not homogeneous!"
);
using type = homogeneous_type<Ts...>::type;
for_each_in_arg_pack([] (type const& x) { cout << x << endl; }, forward<Ts>(args)...);
这基本上是库允许的操作,但是我相信它甚至可以扩展来执行更复杂的任务。
实施方式
现在是实现,它本身有点棘手,因此我将依靠注释来解释代码,并避免将本文过长(也许已经很久了):
#include <type_traits>
#include <utility>
template<int I, typename... Ts>
struct nth_type_of
{
};
template<typename T, typename... Ts>
struct nth_type_of<0, T, Ts...>
{
using type = T;
};
template<int I, typename T, typename... Ts>
struct nth_type_of<I, T, Ts...>
{
using type = typename nth_type_of<I - 1, Ts...>::type;
};
template<typename... Ts>
struct first_type_of
{
using type = typename nth_type_of<0, Ts...>::type;
};
template<typename... Ts>
struct last_type_of
{
using type = typename nth_type_of<sizeof...(Ts) - 1, Ts...>::type;
};
template<int I, typename T, typename... Ts>
auto nth_value_of(T&& t, Ts&&... args) ->
typename std::enable_if<(I == 0), decltype(std::forward<T>(t))>::type
{
return std::forward<T>(t);
}
template<int I, typename T, typename... Ts>
auto nth_value_of(T&& t, Ts&&... args) ->
typename std::enable_if<(I > 0), decltype(
std::forward<typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type>(
std::declval<typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type>()
)
)>::type
{
using return_type = typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<I - 1>((std::forward<Ts>(args))...));
}
template<typename... Ts>
auto first_value_of(Ts&&... args) ->
decltype(
std::forward<typename first_type_of<Ts...>::type>(
std::declval<typename first_type_of<Ts...>::type>()
)
)
{
using return_type = typename first_type_of<Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<0>((std::forward<Ts>(args))...));
}
template<typename... Ts>
auto last_value_of(Ts&&... args) ->
decltype(
std::forward<typename last_type_of<Ts...>::type>(
std::declval<typename last_type_of<Ts...>::type>()
)
)
{
using return_type = typename last_type_of<Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<sizeof...(Ts) - 1>((std::forward<Ts>(args))...));
}
struct null_type
{
};
template<typename... Ts>
struct homogeneous_type;
template<typename T>
struct homogeneous_type<T>
{
using type = T;
static const bool isHomogeneous = true;
};
template<typename T, typename... Ts>
struct homogeneous_type<T, Ts...>
{
using type_of_remaining_parameters = typename homogeneous_type<Ts...>::type;
static const bool isHomogeneous = std::is_same<T, type_of_remaining_parameters>::value;
using type = typename std::conditional<isHomogeneous, T, null_type>::type;
};
template<typename... Ts>
struct is_homogeneous_pack
{
static const bool value = homogeneous_type<Ts...>::isHomogeneous;
};
template <unsigned... Is>
struct index_list
{
};
namespace detail
{
template <unsigned MIN, unsigned N, unsigned... Is>
struct range_builder;
template <unsigned MIN, unsigned... Is>
struct range_builder<MIN, MIN, Is...>
{
typedef index_list<Is...> type;
};
template <unsigned MIN, unsigned N, unsigned... Is>
struct range_builder : public range_builder<MIN, N - 1, N - 1, Is...>
{
};
}
template<unsigned MIN, unsigned MAX>
using index_range = typename detail::range_builder<MIN, MAX>::type;
namespace detail
{
template<unsigned I, typename T>
struct invoker_base
{
template<typename F, typename U>
invoker_base(F&& f, U&& u) { f(u); }
};
template<unsigned I, typename T>
struct indexed_type
{
static const unsigned int index = I;
using type = T;
};
template<typename... Ts>
struct invoker : public invoker_base<Ts::index, typename Ts::type>...
{
template<typename F, typename... Us>
invoker(F&& f, Us&&... args)
:
invoker_base<Ts::index, typename Ts::type>(std::forward<F>(f), std::forward<Us>(args))...
{
}
};
}
template<typename F, unsigned... Is, typename... Ts>
void for_each_in_arg_pack_subset(F&& f, index_list<Is...> const& i, Ts&&... args)
{
detail::invoker<detail::indexed_type<Is, typename nth_type_of<Is, Ts...>::type>...> invoker(
f,
(nth_value_of<Is>(std::forward<Ts>(args)...))...
);
}
template<typename F, typename... Ts>
void for_each_in_arg_pack(F&& f, Ts&&... args)
{
for_each_in_arg_pack_subset(f, index_range<0, sizeof...(Ts)>(), std::forward<Ts>(args)...);
}
template<typename F, unsigned... Is, typename... Ts>
void forward_subpack(F&& f, index_list<Is...> const& i, Ts&&... args)
{
f((nth_value_of<Is>(std::forward<Ts>(args)...))...);
}
template<typename F, typename... Ts>
void forward_pack(F&& f, Ts&&... args)
{
f(std::forward<Ts>(args)...);
}
结论
当然,即使我对这个问题提供了自己的答案(实际上是因为这个事实),但我很想知道是否存在我错过的替代或更好的解决方案-除了“相关作品”部分中提到的解决方案之外这个问题。
foo(args);...