文章目錄

• • 一、變參模板
  • • 1.變參模板eg
    • 2.變參和非變參模板的重載
    • 3.sizeof... 運算符
• 二、折疊表達式
• 三、變參模板的使用
• 四、變參類模板和變參表達式
• • 1.變參表達式

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可以將模板參數定義成能夠接受任意多個模板參數的情況。 這一類模板被稱為變參模板（variadic template）。

• eg：可以通過調用下面代碼中的 print()函數來打印一組數量和類型都不確定的參數：

#include//為了結束遞歸， 重載了不接受參數的非模板函數 print()， 它會在參數包為空的時候被調用。
void print ()
{}

//這些被稱為 args的剩余參數， 是一個函數參數包（function parameter pack） ：
templatevoid print (T firstArg, Types… args)
{std::cout<< firstArg<< '\n' ; //print first argument
    print(args…); // call print() for remaining arguments
}


int main()
{std::string s("world");
    print (7.5, "hello", s);
}

• 測試：

7.5
hello
World

解釋：

• 因為這個調用首先會被擴展成：

print(7.5, “hello”, s);
其中：
firstArg 的值是 7.5， 其類型 T 是 double。
args 是一個可變模板參數， 它包含類型是 char const*的“hello” 和類型是 std::string 的“world”

• 在打印了 firstArg 對應的 7.5 之后， 繼續調用 print()打印剩余的參數， 這時 print()被擴展為：

print(“hello”, s);
其中：
firstArg 的值是“hello” ， 其類型 T 是 char const *。
args 是一個可變模板參數， 它包含的參數類型是 std::string。

• 在打印了 firstArg 對應的“hello” 之后， 繼續調用 print()打印剩余的參數， 這時 print()被擴展為：
  print(s);

其中：
firstArg 的值是“world” ， 其類型 T 是 std::string。
args 是一個空的可變模板參數， 它沒有任何值

• 這樣在打印了 firstArg 對應的“ world” 之后， 就會調用被重載的不接受參數的非模板函數print()， 從而結束了遞歸。

2.變參和非變參模板的重載

• eg：當兩個函數模板的區別只在于尾部的參數包的時候， 會優先選擇沒有尾部參數包的那一個函數模板。

#include//為了結束遞歸， 重載了不接受參數的非模板函數 print()， 它會在參數包為空的時候被調用。
templatevoid print (T arg)
{std::cout<< arg<< '\n' ; //print passed argument
}

//這些被稱為 args的剩余參數， 是一個函數參數包（function parameter pack） ：
templatevoid print (T firstArg, Types... args)
{std::cout<< firstArg<< '\n' ; //print first argument
    print(args...); // call print() for remaining arguments
}

• 另外：

#includetemplatevoid print(T arg)
{(std::cout<< arg)<< '\n';
}
int main()
{std::cout<< "Hello World";
    print();
    return 0;
}

• 測試：

/home/insights/insights.cpp:10:5: error: no matching function for call to 'print'
    print();
    ^~~~~
/home/insights/insights.cpp:3:6: note: candidate function template not viable: requires single argument 'arg', but no arguments were provided
void print(T arg)
     ^
1 error generated.
Error while processing /home/insights/insights.cpp.

3.sizeof… 運算符

C++11 為變參模板引入了一種新的 sizeof 運算符： sizeof…。 它會被擴展成參數包中所包含的參數數目。

• 運算符 sizeof…既可以用于模板參數包， 也可以用于函數參數包。

templatevoid print (T firstArg, Types… args)
{std::cout<< firstArg<< ’ \n’ ; //print first argument
	std::cout<< sizeof…(Types)<< ’ \n’ ; //print number of remaining
	types
	std::cout<< sizeof…(args)<< ’ \n’ ; //print number of remainingargs
…
}

• 錯誤做法：這樣可能會讓你覺得， 可以不使用為了結束遞歸而重載的不接受參數的非模板函數 print()，只要在沒有參數的時候不去調用任何函數就可以了：

templatevoid print (T firstArg, Types… args)
{std::cout<< firstArg<< ’ \n’ ;
	if (sizeof…(args) >0) {//error if sizeof…(args)==0
		print(args…); // and no print() for no arguments declared
	}
}

解釋：

• 但是這一方式是錯誤的， 因為通常函數模板中 if 語句的兩個分支都會被實例化。

• 因此如果在只有一個參數的時候調用 print()函數模板， 雖然 args…為空， if 語句中的 print(args…)也依然會被實例化， 但此時沒有定義不接受參數的 print()函數，因此會報錯

• 其他方法：如果使用 constexp if， 就可以在函數內部決定是否要繼續遞歸下去， 而不用再單獨定義一個函數來終結遞歸：

templatevoid print (T firstArg, Types… args)
{std::cout<< firstArg<< ’ \n’ ;
	if constexpr(sizeof…(args) >0) {print(args…); //code only available if sizeof…(args)>0 (sinceC++17)
	}
}

解釋：

• 這里如果只給 print()傳遞一個參數， 那么 args…就是一個空的參數包， 此時 sizeof…(args)等于
  0。
• 這樣 if 語句里面的語句就會被丟棄掉， 也就是說這部分代碼不會被實例化。 因此也就不
  再需要一個單獨的函數來終結遞歸

二、折疊表達式

從 C++17 開始， 提供了一種可以用來計算參數包（可以有初始值） 中所有參數運算結果的二元運算符。

• 幾乎所有的二元運算符都可以用于折疊表達式
• eg：下面的函數會返回 s 中所有參數的和。如果參數包是空的， 這個表達式將是不合規范的。

templateauto foldSum (T… s) {return (… + s); // ((s1 + s2) + s3) …
}

更好的方法

templateauto sum(T ...t)
{return (0+...+t);
}

• 可能的折疊表達式：
  

• eg：使用折疊表達式和運算符->*遍歷一條二叉樹的路徑：

// define binary tree structure and traverse helpers:
struct Node {int value;
	Node* left;
	Node* right;
	Node(int i=0) : value(i), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

auto left = &Node::left;
auto right = &Node::right;
// traverse tree, using fold expression:
templateNode* traverse (T np, TP… paths) 
{//折疊表達式從 np 開始遍歷了 paths 中所有可變成員。
	return (np ->* … ->* paths); // np ->* paths1 ->* paths2 …
}

int main()
{// init binary tree structure:
	Node* root = new Node{0};
	root->left = new Node{1};
	root->left->right = new Node{2}; 
	//traverse binary tree:
	Node* node = traverse(root, left, right);
}

• eg：在參數包各元素之間并不會打印空格。它可以在所有要打印的參數后面追加一個空格：

templateclass AddSpace
{private:
	T const& ref; // refer to argument passed in constructor
public:
	AddSpace(T const& r): ref(r) {}

friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, AddSpaces) 
{return os<< s.ref<<’ ’ ; // output passed argument and a space
}
};

templatevoid print (Args… args) {( 
	std::cout<< …<< AddSpace(args) )<< ’ \n’ ;
}

//更好的方法
templatevoid print(T0 const &t0, T const &...t) {std::cout<< t0;
    ((std::cout<< ' '<< t), ...);
    std::cout<< std::endl;
}

三、變參模板的使用

一個重要的作用是轉發任意類型和數量的參數。

通常是使用移動語義對參數進行完美轉發（perfectly forwarded）

注意， 之前關于常規模板參數的規則同樣適用于變參模板參數。

• 比如， 如果參數是按值傳遞的， 那么其參數會被拷貝， 類型也會退化（decay） 。 如果是按引用傳遞的， 那么參數會是實參的引用， 并且類型不會退化：

// args are copies with decayed types:
templatevoid foo (Args… args);
// args are nondecayed references to passed objects:
templatevoid bar (Args const&… args);

四、變參類模板和變參表達式

參數包還可以出現在其它一些地方， 比如表達式， 類模板， using 聲明， 甚至是推斷指引中。

1.變參表達式

• eg：先是將參數包中的所有的參數都翻倍， 然后將結果傳給 print()：

templatevoid printDoubled (T const&… args)
{print (args + args…);
}

如果這樣調用它：
printDoubled(7.5, std::string("hello"), std::complex(4,2));

效果上和下面的調用相同（除了構造函數方面的不同） ：
print(7.5 + 7.5, std::string("hello") + std::string("hello"),
std::complex(4,2) + std::complex(4,2);

• 如果只是想向每個參數加 1， 省略號…中的點不能緊跟在數值后面：

templatevoid addOne (T const&… args)
{print (args + 1…); // ERROR: 1… is a literal with too many decimal points
print (args + 1 …); // OK
print ((args + 1)…); // OK
}

• eg：折疊表達式的一種應用：下面這個例子可以用來判斷所有參數包中參數的類型是否相同：

templateconstexpr bool isHomogeneous (T1, TN…)
{return (std::is_same::value && …); // since C++17
}

對于：
isHomogeneous(43, -1, "hello")
會被擴展成：
std::is_same::value && std::is_same::value
結果自然是 false。 

而對：isHomogeneous("hello", "", "world", "!")
結果則是 true， 因為所有的參數類型都被推斷為 char const *（ 這里因為是按值傳遞， 所以
發生了類型退還， 否則類型將依次被推斷為： char const[6], char const[1], char const[6]和 char const[2]） 。

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網站題目：C++模板（第二版）筆記之第四章：變參模板-創新互聯
網頁網址：http://vcdvsql.cn/article28/ddhjcp.html

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