如何生成与函数的数量一样多的参数？

Question

假设我有以下函数，它接受一个函数作为参数。

template <typename F>
void test_func(F f)
{
    // typedef typename function_traits<F>::return_type T;
    typedef int T;

    std::mt19937 rng(std::time(0));
    std::uniform_int_distribution<T> uint_dist10(0, std::numeric_limits<T>::max());

    f(uint_dist10(rng), uint_dist10(rng)); // Problem!
}

用法如下：

int foo(int, int) { return 0; }
int bar(int, int, int, int) { return 0; }

int main()
{
    test_func(foo);
    // test_func(bar);
}

就像foo 和bar 一样，我有几个函数返回T，并接受一些T 类型的参数。我希望test_func 生成对我的 RNG 的尽可能多的调用，因为函数 f 需要参数。换句话说，我们可以假设T 始终是整数类型，并且每个参数都是相同的，即对 RNG 的函数调用。

使用function_traits（例如the ones in Boost），我可以获取F的返回类型，这有点帮助。大致来说，我的问题是

如何生成所需数量的函数调用，使其与函数 F 的数量相匹配？

在 C++11 之前，我会研究 Boost.Preprocessor，或者可能依赖于模板专业化。现在有更好的方法吗？

Answer 1

首先定义一个名为 arity 的元函数来计算函数的数量（这只是一个简单的实现；也可以改进为计算函子的数量。请参阅我的答案 here。）：

template<typename F> 
struct arity;

template<typename R, typename ...Args> 
struct arity<R (*)(Args...)>
{
    static const std::size_t value = sizeof ... (Args);
};

然后定义另一个名为genseq的元函数来生成整数值的编译时间序列：

template<int ... N>
struct seq
{
    using type = seq<N...>;

    template<int I>
    struct push_back : seq<N..., I> {};
};

template<int N>
struct genseq : genseq<N-1>::type::template push_back<N-1> {};

template<>
struct genseq<0> : seq<> {};

template<int N>
using genseq_t = typename genseq<N>::type;  //Just a friendly alias!

然后是函数调用者：

template<typename F, typename ArgEvaluator, int ...N>
void invoke(seq<N...>, F f, ArgEvaluator arg_evaluator)
{
    using arg_type = decltype(arg_evaluator());

    constexpr std::size_t arity = sizeof ... (N);

    arg_type args[] { (N, arg_evaluator()) ... }; //enforce order of evaluation

    f( args[N] ... );
}

然后你的代码会变成这样：

template <typename F>
void test_func(F f)
{
    // typedef typename function_traits<F>::return_type T;
    typedef int T;

    std::mt19937 rng(std::time(0));
    std::uniform_int_distribution<T> uint_dist10(0, std::numeric_limits<T>::max());

    //f(uint_dist10(rng), uint_dist10(rng)); // Problem!

      auto arg_evaluator = [&]() mutable { return uint_dist10(rng); };
      invoke(genseq_t<arity<F>::value>(), f, arg_evaluator);
}

Here is a sample demo.

希望对您有所帮助。

Answer 2

无需复杂的元计算。

template <typename Ret, typename ... T>
void test_func (Ret f (T...))
{
  std::mt19937 rng(std::time(0));
  f((std::uniform_int_distribution<T>(0, std::numeric_limits<T>::max())(rng))...);
}

int moo(int, int, int){ return 0; }

int main ()
{
  test_func(moo);
}

要支持仿函数，需要更长的实现时间，但仍然不太复杂：

// separate arguments type from function/functor type
template <typename F, typename ... T> 
void test_func_impl (F f)
{
  std::mt19937 rng(std::time(0));
  f((std::uniform_int_distribution<T>(0, std::numeric_limits<T>::max())(rng))...);
}

// overload for a straight function
template <typename Ret, typename ... T>
void test_func (Ret f (T...))
{
  test_func_impl<decltype(f), T...>(f);
}

// forwarder for a functor with a normal operator()
template <typename F, typename Ret, typename... T>
void test_func_for_functor (F f, Ret (F::*)(T...))
{
  test_func_impl<F, T...>(f);
}

// forwarder for a functor with a const operator()
template <typename F, typename Ret, typename... T>
void test_func_for_functor (F f, Ret (F::*)(T...)const)
{
  test_func_impl<F, T...>(f);
}

// overload for anything that has operator()
template <typename F>
void test_func (F f)
{
  test_func_for_functor(f, &F::operator());
}