将 std::array 作为模板可变参数函数的参数传递答案

【问题标题】：Passing std::array as arguments of template variadic function将 std::array 作为模板可变参数函数的参数传递
【发布时间】：2013-05-25 22:49:08
【问题描述】：

我正在尝试学习 C++11 中的可变参数模板。我有一个类，它基本上是std::array 的包装器。我希望能够将函数对象（最好是 lambdas）传递给成员函数，然后将 std::array 的元素作为函数对象的参数传递。

我使用了static_assert 来检查参数的数量是否与数组的长度匹配，但我想不出一种将元素作为参数传递的方法。

这里是代码

#include <iostream>
#include <array>
#include <memory>
#include <initializer_list>

using namespace std;

template<int N, typename T>
struct Container {
    template<typename... Ts>
    Container(Ts&&... vs) : data{{std::forward<Ts>(vs)...}} {
        static_assert(sizeof...(Ts)==N,"Not enough args supplied!");
    }

    template< typename... Ts>
    void doOperation( std::function<void(Ts...)>&& func )
    {
        static_assert(sizeof...(Ts)==N,"Size of variadic template args does not match array length");

        // how can one call func with the entries
        // of data as the parameters (in a way generic with N)
    }

    std::array<T,N> data;
};

int main(void)
{
    Container<3,int> cont(1,2,3);

    double sum = 0.0;
    auto func = [&sum](int x, int y, int z)->void{
        sum += x;
        sum += y;
        sum += z;
    };

    cont.doOperation(std::function<void(int,int,int)>(func));

    cout << sum << endl;

    return 0;
}

所以我的问题（如代码所示）是如何以与N 通用的方式将data 的条目传递给函数func？

额外问题：是否可以在 main 中取消难看的转换为 std::function 并直接传入 lambda？

【问题讨论】：

标签： c++ templates c++11 variadic-templates

【解决方案1】：

鉴于众所周知的索引基础设施：

namespace detail
{
    template<int... Is>
    struct seq { };

    template<int N, int... Is>
    struct gen_seq : gen_seq<N - 1, N - 1, Is...> { };

    template<int... Is>
    struct gen_seq<0, Is...> : seq<Is...> { };
}

你可以这样重新定义你的类模板：

template<int N, typename T>
struct Container {
    template<typename... Ts>
    Container(Ts&&... vs) : data{{std::forward<Ts>(vs)...}} {
        static_assert(sizeof...(Ts)==N,"Not enough args supplied!");
    }

    template<typename F>
    void doOperation(F&& func)
    {
        doOperation(std::forward<F>(func), detail::gen_seq<N>());
    }

    template<typename F, int... Is>
    void doOperation(F&& func, detail::seq<Is...>)
    {
        (std::forward<F>(func))(data[Is]...);
    }

    std::array<T,N> data;
};

这是live example。

注意，您不需要在 main() 中构造 std::function 对象：std::function 可以从 lambda 隐式构造。但是，您甚至根本不需要在这里使用std::function，这可能会导致不必要的运行时开销。

在上面的解决方案中，我只是让可调用对象的类型为模板参数，可以被编译器推导出来。

【讨论】：

你为什么要在呼叫现场转发func？
@jrok：嗯，这主要是理论上的事情。可调用对象可以是一个右值，它可以有一个operator () &&。不太可能，但仍有可能
现在很微妙。介意举一个重要的例子吗？ I can't get it to work.（+1 顺便说一句）
@jrok：那是因为只有 Clang 支持对 thisAFAIK 的引用。 Here 就是一个例子
@Dan：它是一种类型，是的，并不是函数中的所有参数都需要有名称（只要你不使用它们）。在这种情况下，我不需要在函数内部使用该参数：该参数只是为了在类型推断期间允许推断Is，以便我可以基于它创建一个模式（如data[Is]）并展开它。关于您的示例，不，您不能这样做，包扩展只能在某些情况下使用，这不是合法的

【解决方案2】：

您可以使用此实用程序模板在编译时创建索引序列：

template< std::size_t... Ns >
struct indices {
    typedef indices< Ns..., sizeof...( Ns ) > next;
};

template< std::size_t N >
struct make_indices {
    typedef typename make_indices< N - 1 >::type::next type;
};

template<>
struct make_indices< 0 > {
    typedef indices<> type;
};

然后创建一个以indices为参数的调用函数，这样你就有了一种推断索引序列的方法：

template<typename... Ts, size_t...Is>
void call(std::function<void(Ts...)>&& func, indices<Is...>)
{
    func( data[Is]... );
}

然后你可以这样称呼它：

template< typename... Ts>
void doOperation( std::function<void(Ts...)>&& func )
{
    static_assert(sizeof...(Ts)==N,"Size of variadic template args does not match array length");
    call( std::forward<std::function<void(Ts...)>>(func), typename  make_indices<N>::type() );
}

【讨论】：