C++11新特性之变长参数模板详解

2024-12-23 18:32:28

C++11 变长参数模板

在C++11之前，无论是类模板还是函数模板，都只能按其指定的样子，接受一组固定数量的模板参数；

这已经大大提升了代码的复用！

在C++11之后，加入了新的表示方法，允许任意个数、任意类别的模板参数，同时也不需要在定义时将参数的个数固定。更加像”黑魔法“了。

template<typename... Ts> class Magic;

模板类 Magic 的对象，能够接受不受限制个数的 typename 作为模板的形式参数，例如下面的定义：

class Magic<int,
std::vector<int>,
std::map<std::string,
std::vector<int>>> darkMagic;

既然是任意形式，所以个数为 0 的模板参数也是可以的：class Magic<> nothing;。如果不希望产生的模板参数个数为 0，可以手动的定义至少一个模板参数：

template<typename Require, typename... Args> class Magic;

变长函数参数包

除了在模板参数中能使用 ... 表示不定长模板参数外，函数参数也使用同样的表示法代表不定长参数。

传统 C 中的 printf 函数，虽然也能达成不定个数的形参的调用，但其并非类别安全。而 C++11 除了能定义类别安全的变长参数函数外，还可以使类似 printf 的函数能自然地处理非自带类别的对象。除了在模板参数中能使用 ... 表示不定长模板参数外，函数参数也使用同样的表示法代表不定长参数，这也就为我们简单编写变长参数函数提供了便捷的手段，例如：

template<typename... Args>
void printf(const std::string &str, Args... args);

其中，Args 与 args 分别代表模板与函数的变长参数集合，称之为参数包 (parameter pack)。参数包必须要和运算符"..."搭配使用。

如何解参数包

长参数模板中，变长参数包无法如同一般参数在类或函数中使用；这个很好理解！

因为在栈中，我们需要先知道函数有多少个参数，才可以入栈，但是我们不知道变长参数有多长，所以需要特殊手法！

sizeof()获得函数参数个数

首先，我们可以使用 sizeof... 来计算参数的个数，：

template<typename... Ts>
void magic(Ts... args)
{
    std::cout << sizeof...(args) << std::endl;
}

递归模板函数

递归去获得所有参数，是非常容易想到的方法，这种方法不断递归地向函数传递模板参数，进而达到递归遍历所有模板参数的目的。

printf 会不断地递归调用自身：函数参数包 args... 在调用时，会被模板类别匹配分离为 T value和 Args... args。直到 args... 变为空参数，则会与简单的 printf(const char *s) 形成匹配，退出递归。

//递归模板函数
template<typename T0>
void printf1(T0 value)
{
    std::cout << value << std::endl;
}
template<typename T, typename... Ts>
void printf1(T value, Ts... args)
{
    std::cout << value << std::endl;
    printf1(args...);
}
int RecursiveTemplateFunc()
{
    printf1(1, 2, "123", 1.1);
    return 0;
}

变参模板展开

上面的递归很容易理解，但是比较繁琐，那么还有没有什么好方法呢？

在 C++17 中增加了变参模板展开的支持，于是你可以在一个函数中完成 printf 的编写：

//变参模板展开
template<typename T0, typename... T>
void printf2(T0 t0, T... t)
{
    std::cout << t0 << std::endl;
    if constexpr (sizeof...(t) > 0)
        printf2(t...);
}

结论

模板作为C++中的”黑魔法“般的武器，学起来比较难，但当掌握后，确实非常高级，变长参数模板对我们写模板有很大的帮助！

本文的代码地址: Modern_Cpp_Practice.

到此这篇关于C++11新特性之变长参数模板详解的文章就介绍到这了,更多相关C++11 变长参数内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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