C++可變參數模板的展開方式是什么

這篇文章主要講解了“C++可變參數模板的展開方式是什么”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C++可變參數模板的展開方式是什么”吧！

可變參數模板（variadic templates）是C++11新增的強大的特性之一，它對模板參數進行了高度泛化，能表示0到任意個數、任意類型的參數。相比C++98/03這些類模版和函數模版中只能含固定數量模版參數的“老古董”，可變模版參數無疑是一個巨大的進步。

如果是剛接觸可變參數模板可能會覺得比較抽象，使用起來會不太順手，使用可變參數模板時通常離不開模板參數的展開，所以本文來列舉一些常用的模板展開方式，幫助我們來對可變參數模板有一個初步的了解。

可變參數模板的定義

可變參數模板和普通模板的定義類似，在寫法上需要在 typename 或 class 后面帶上省略號...，以下為一個常見的可變參數函數模板：

template <class... T>void func(T... args){    //...}

上面這個函數模板的參數 args 前面有省略號，所以它就是一個被稱為模板參數包（template parameter pack）的可變模版參數，它里面包含了0到N個模版參數，而我們是無法直接獲取 args 中的每個參數的，只能通過展開參數包的方式來獲取參數包中的每個參數，這也是本文要重點總結的內容。

參數包的展開

參數包展開的方式隨著c++語言的發展也在與時俱進，我們以實現一個可變參格式化打印函數為例，列舉一些常用的方式：

遞歸函數方式展開

#include <iostream>void FormatPrint(){    std::cout << std::endl;}template <class T, class ...Args>void FormatPrint(T first, Args... args){   std::cout << "[" << first << "]";   FormatPrint(args...);}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

這種遞歸展開的方式與遞歸函數的定義是一樣的，需要遞歸出口和不斷調用自身，仔細看看這個函數模板是不是都滿足啦？遞歸出口就是這個無模板參數的 FormatPrint，并且在有參模板中一直在調用自身，遞歸調用的過程時這樣的 FormatPrint(4,3,2,1) -> FormatPrint(3,2,1) -> FormatPrint(2,1) -> FormatPrint(1) -> FormatPrint()，輸出內容如下：

>albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ g++ testtemplate.cpp --std=c++11albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ ./a.out[1][2][3][4][good][2][hello][4][110]

逗號表達式展開

#include <iostream>template <class ...Args>void FormatPrint(Args... args){   (void)std::initializer_list<int>{ (std::cout << "[" << args << "]", 0)... };   std::cout << std::endl;}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

這種方式用到了C++11的新特性初始化列表（Initializer lists）以及很傳統的逗號表達式，我們知道逗號表達式的優先級最低，(a, b) 這個表達式的值就是 b，那么上述代碼中(std::cout << "[" << args << "]", 0)這個表達式的值就是0，初始化列表保證其中的內容從左往右執行，args參數包會被逐步展開，表達式前的(void)是為了防止變量未使用的警告，運行過后我們就得到了一個N個元素為0的初始化列表，內容也被格式化輸出了：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ g++ testtemplate.cpp --std=c++11albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ ./a.out[1][2][3][4][good][2][hello][4][110]

說到這順便提一下，可以使用sizeof...(args)得到參數包中參數個數。

enable_if方式展開

#include <iostream>#include <tuple>#include <type_traits>template<std::size_t k = 0, typename tup>typename std::enable_if<k == std::tuple_size<tup>::value>::type FormatTuple(const tup& t){    std::cout << std::endl;}template<std::size_t k = 0, typename tup>typename std::enable_if<k < std::tuple_size<tup>::value>::type FormatTuple(const tup& t){    std::cout << "[" << std::get<k>(t) << "]";    FormatTuple<k + 1>(t);}template<typename... Args>void FormatPrint(Args... args){    FormatTuple(std::make_tuple(args...));}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

C++11的enable_if常用于構建需要根據不同的類型的條件實例化不同模板的時候。顧名思義，當滿足條件時類型有效。可作為選擇類型的小工具，其廣泛的應用在 C++ 的模板元編程（meta programming）之中，利用的就是SFINAE原則，英文全稱為Substitution failure is not an error，意思就是匹配失敗不是錯誤，假如有一個特化會導致編譯時錯誤，只要還有別的選擇，那么就無視這個特化錯誤而去選擇另外的實現，這里的特化概念不再展開，感興趣可以自行了解，后續可以單獨總結一下。

在上面的代碼實現中，基本思路是先將可變模版參數轉換為std::tuple，然后通過遞增參數的索引來選擇恰當的FormatTuple函數，當參數的索引小于tuple元素個數時，會不斷取出當前索引位置的參數并輸出，當參數索引等于總的參數個數時調用另一個模板重載函數終止遞歸，編譯運行輸入以下內容：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ g++ testtemplate.cpp --std=c++11albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ ./a.out[1][2][3][4][good][2][hello][4][110]

折疊表達式展開（c++17）

#include <iostream>template<typename... Args>void FormatPrint(Args... args){    (std::cout << ... << args) << std::endl;}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

折疊表達式（Fold Expressions）是C++17新引進的語法特性，使用折疊表達式可以簡化對C++11中引入的參數包的處理，可以在某些情況下避免使用遞歸，更加方便的展開參數，如上述代碼中展示的這樣可以方便的展開參數包，不過輸出的內容和之前的有些不一樣：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ g++ testtemplate.cpp --std=c++17albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ ./a.out1234good2hello4110

對比結果發現缺少了格式化的信息，需要以輔助函數的方式來格式化：

#include <iostream>template<typename T>string format(T t) {    std::stringstream ss;    ss << "[" << t << "]";    return ss.str();}template<typename... Args>void FormatPrint(Args... args){    (std::cout << ... << format(args)) << std::endl;}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

這次格式化內容就被加進來了：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ g++ testtemplate.cpp --std=c++17albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testtemplate$ ./a.out[1][2][3][4][good][2][hello][4][110]

這樣好像還是有點麻煩，我們可以把折疊表達式和逗號表達式組合使用，這樣得到的代碼就簡單多啦，也能完成格式化輸出的任務：

#include <iostream>template<typename... Args>void FormatPrint(Args... args){    (std::cout << ... << (std::cout << "[" << args, "]")) << std::endl;}int main(void){   FormatPrint(1, 2, 3, 4);   FormatPrint("good", 2, "hello", 4, 110);   return 0;}

感謝各位的閱讀，以上就是“C++可變參數模板的展開方式是什么”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C++可變參數模板的展開方式是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！