使用可变参数模板实现类型列表替换操作答案

【问题标题】：implementing typelist replace operation using variadic templates使用可变参数模板实现类型列表替换操作
【发布时间】：2021-08-06 18:22:44
【问题描述】：

我正在尝试为类型列表的可变参数模板版本实现 ReplaceAll 元函数（受 Modern C++ Design 启发），到目前为止，我可以使用以下代码实现预期的结果：

template <typename... Elements> struct Typelist {};

//
// helper metafunction to set "Head" of typelist
//
template <typename TList, typename T> struct PushFrontT;

template <typename... Elements, typename T>
struct PushFrontT<Typelist<Elements...>, T> {
    using Result = Typelist<T, Elements...>;
};

//
// metafunction to replace all occurences of "T" with "U"
//
template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, U
    >::Result;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, Head
    >::Result;
};

它以Typelist<T1, T2, T3> 的形式返回一个类型列表（有效地将所有出现的T 类型替换为目标类型U）。

现在的问题是，当我尝试不使用辅助元函数 PushFrontT 时，将以 Typelist<T1, Typelist<T2, Typelist<T3, Typelist<>>>> 的形式创建嵌套类型列表结构，这是不正确的（尽管将 T 的所有实例替换为 @987654330 @)。

错误版本的代码如下：

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<U,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<Head,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

基于我对可变参数模板的有限了解，我认为额外的Typelist 是pack expansion 的副作用，但我不确定。
这是一个简单的测试程序来检查上述代码：

#include <type_traits>

int main () {
    using tlist = Typelist<int, char, int, double>;

    static_assert(
        std::is_same<
        typename ReplaceAll<tlist, int, long>::Result,
        Typelist<long, char, long, double>>::value,
        "Incorrect typelist!"
    );

    return(0);
}

简而言之，我的问题是如何在不使用 PushFrontT 等外部辅助元函数的情况下摆脱过度嵌套的 Typelists？

【问题讨论】：

标签： c++ variadic-templates typelist

【解决方案1】：

您可以简化代码并摆脱递归

template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename ... Ts, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Ts...>, T, U>
{
    using Result = Typelist<std::conditional_t<std::is_same_v<Ts, T>, U, Ts>...>;
};

Demo

【讨论】：