遍历 function_traits 参数

Question

我正在尝试做一些“模板元编程”的东西，以使将 c++ 函数暴露给 python 更容易一些。我想做的是采用现有函数并生成一个字符串，其中包含有关其返回类型和参数的信息（typeinfo 也可以）。

我正在使用基于（窃取自）this wordpress article 的函数特征类，但不是硬代码访问前几个参数，我想遍历它们。

我收集到我需要创建一个模板函数，该函数采用参数索引的 size_t 值（因为它必须是常量），但这就是我有点迷失的地方。

我已经编写了一些代码，但我无法让它在最基本的情况下工作（更不用说我所追求的通用情况了。）

// The stolen function_traits struct...thing
template<typename T>
struct function_traits;

template<typename R, typename ...Args>
struct function_traits<std::function<R(Args...)>>
{
    static const size_t nargs = sizeof...(Args);

    using result_type = R;

    template <size_t i>
    struct arg
    {
        using type = typename std::tuple_element<i, std::tuple<Args...>>::type;
    };
};

// The function of interest
int foo(float x) {
    return int(x);
}

// Recurse until one argument is left, appending the type name
// to the referenced string being passed in
template<size_t argIdx, typename R, typename ... Args>
void getArgTypes(std::string& ref) 
{
    using fun = function_traits<std::function<R(Args...)> >;
    if (argIdx == 1)
        ref.append(typeid(fun::arg<0>).name()).append("\n");
    else {
        ref.append(typeid(fun::arg<argIdx-1>).name()).append("\n");
        getArgTypes<argIdx - 1, R, Args...>(ref);
    }
}

// My test of the template function
void test() {
    std::string f = "";

    // What I'd like to do
    using fun = function_traits<std::function<decltype(foo)> >;
    getArgTypes<fun::nargs, fun::result_type, ? ? ? >;

    // But I can't even do this!
    getArgTypes<1, float, int>(f);
}

在第一种情况下，我在调用 getArgTypes 时使用我的 function_traits 结构，我不知道将什么指定为 ... Args 模板参数。在第二种情况下，MSVC 会抛出错误：

Error   C1202   recursive type or function dependency context too complex

我对元编程/可变参数模板的东西完全陌生，如果这是一个愚蠢的问题，我很抱歉。如果有一个不那么迂回的解决方案，我也会感兴趣。

感谢您的阅读！

Answer 1

1. if (argIdx == 1) 不能是运行时条件。必须用std::enable_if 将其更改为编译时。这就是错误的来源：编译器试图无休止地实例化（没有停止条件的递归）getArgType 函数模板。

2. 所有dependent type names 必须用typename 关键字声明，引用模板的必须用template 关键字声明，例如typename fun::template arg<0> 代替 fun::arg<0>。

3. fun::arg<0> 本身是一个带有嵌套type 定义的结构。要访问它，请使用typename fun::template arg<0>::type 语法。

4. function_traits::arg<N>::type 的扩展可以使用indices trick 来完成，尤其是typename F::template arg<Is>::type...。

#include <string>
#include <typeinfo>
#include <functional>
#include <utility>
#include <cstddef>

template <size_t argIdx, typename R, typename... Args>
auto getArgTypes(std::string& ref) 
    -> typename std::enable_if<argIdx == 1>::type
{
    using fun = function_traits<std::function<R(Args...)> >;
    ref.append(typeid(typename fun::template arg<0>::type).name()).append(" ");
}

template <size_t argIdx, typename R, typename... Args>
auto getArgTypes(std::string& ref) 
    -> typename std::enable_if<argIdx != 1>::type
{
    using fun = function_traits<std::function<R(Args...)> >;
    ref.append(typeid(typename fun::template arg<argIdx-1>::type).name()).append(" ");
    getArgTypes<argIdx - 1, R, Args...>(ref);
}

template <typename F, std::size_t... Is>
void test2(std::index_sequence<Is...>)
{
    std::string s;
    getArgTypes<F::nargs, typename F::result_type, typename F::template arg<Is>::type...>(s);

    std::cout << s;
}

void test()
{
    using F = function_traits<std::function<decltype(foo)>>;
    test2<F>(std::make_index_sequence<F::nargs>{});
}

DEMO

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非常基本的index_sequence 实现如下：

template <std::size_t...> struct index_sequence {};
template <std::size_t N, std::size_t... Is> struct make_index_sequence : make_index_sequence<N-1, N-1, Is...> {};
template <std::size_t... Is> struct make_index_sequence<0, Is...> : index_sequence<Is...> {};