【问题标题】：How can I iterate over a packed variadic template argument list?如何遍历打包的可变参数模板参数列表？
【发布时间】：2011-11-06 00:49:35
【问题描述】：

我正在尝试找到一种方法来迭代一个包可变参数模板参数列表。现在与所有迭代一样，您需要某种方法来了解打包列表中有多少参数，更重要的是如何从打包参数列表中单独获取数据。

总体思路是遍历列表，将所有int类型的数据存入vector，将char*类型的所有数据存入vector，将float类型的所有数据存入vector。在这个过程中，还需要一个单独的向量来存储参数输入顺序的各个字符。例如，当你 push_back(a_float) 时，你也在做一个 push_back('f')，它只是存储一个单独的字符来了解数据的顺序。我也可以在这里使用 std::string 并简单地使用 +=。向量只是作为一个例子。

现在这个东西的设计方式是使用宏构造函数本身，尽管有恶意，但它是必需的，因为这是一个实验。所以实际上不可能使用递归调用，因为包含所有这些的实际实现将在编译时扩展；并且您不能重新生成宏。

尽管进行了所有可能的尝试，但我仍然坚持弄清楚如何真正做到这一点。因此，我使用了一种更复杂的方法，该方法涉及构造一个类型，并将该类型传递给 varadic 模板，将其扩展为一个向量，然后简单地对其进行迭代。但是我不想像这样调用函数：

foo(arg(1), arg(2.0f), arg("three");

所以真正的问题是，如果没有这些，我该怎么办？为了让你们更好地了解代码实际在做什么，我粘贴了我目前使用的乐观方法。

struct any {
  void do_i(int   e) { INT    = e; }
  void do_f(float e) { FLOAT  = e; }
  void do_s(char* e) { STRING = e; }

  int   INT;
  float FLOAT;
  char *STRING;
};


template<typename T> struct get        { T      operator()(const any& t) { return T();      } };
template<>           struct get<int>   { int    operator()(const any& t) { return t.INT;    } };
template<>           struct get<float> { float  operator()(const any& t) { return t.FLOAT;  } };
template<>           struct get<char*> { char*  operator()(const any& t) { return t.STRING; } };

#define def(name)                                  \
  template<typename... T>                          \
  auto name (T... argv) -> any {                   \
   std::initializer_list<any> argin = { argv... }; \
    std::vector<any> args = argin;
#define get(name,T)  get<T>()(args[name])
#define end }

any arg(int   a) { any arg; arg.INT    = a; return arg; }
any arg(float f) { any arg; arg.FLOAT  = f; return arg; }
any arg(char* s) { any arg; arg.STRING = s; return arg; }

我知道这很糟糕，但这是一个纯粹的实验，不会用于生产代码。这纯粹是一个想法。它可能可以做得更好。但是，您将如何使用此系统的示例：

def(foo)
  int data = get(0, int);
  std::cout << data << std::endl;
end

看起来很像python。它也可以，但唯一的问题是你如何调用这个函数。下面是一个简单的例子：

foo(arg(1000));

我需要构造一个新的 any 类型，它非常美观，但这并不是说这些宏也不是。顺便说一句，我只想选择这样做：富（1000）；

我知道可以做到，我只需要某种迭代方法，或者更重要的是一些用于打包可变参数模板参数列表的 std::get 方法。我确信可以做到。

另外需要注意的是，我很清楚这并不完全是类型友好的，因为我只支持 int、float、char* ，这对我来说没问题。我不需要其他任何东西，我将添加检查以使用 type_traits 来验证传递的参数确实是正确的，以便在数据不正确时产生编译时错误。这完全不是问题。除了这些 POD 类型之外，我也不需要任何支持。

如果我能得到一些建设性的帮助，我将不胜感激，反对关于我纯粹不合逻辑和愚蠢地使用宏和仅 POD 类型的争论。我很清楚代码是多么脆弱和破碎。这是 merley 的一项实验，我稍后可以纠正非 POD 数据的问题，并使其更加类型安全和可用。

感谢您的理解，我期待提供帮助。

【问题讨论】：

看起来有点像你可以改用boost::variant<int, float, std::string>。但是，这将只允许一次为每个“任何”存储一个值，并提供检查存储值类型的方法。
我不想使用 boost。尽管其他人似乎喜欢它提供的大量支持，但我只是试图坚持标准库中支持的内容。

标签： c++ c++11 variadic-templates

【解决方案1】：

您不能迭代，但可以递归遍历列表。查看维基百科上的 printf() 示例：http://en.wikipedia.org/wiki/C++0x#Variadic_templates

【讨论】：

是的，我明白了，但我仍然需要一种方法来了解发生这种情况的顺序，并且可以选择按照放入数据的相同顺序重建数据。

【解决方案2】：

这不是人们通常使用可变参数模板的方式，根本不是。

根据语言规则，不可能对可变参数包进行迭代，因此您需要转向递归。

class Stock
{
public:
  bool isInt(size_t i) { return _indexes.at(i).first == Int; }
  int getInt(size_t i) { assert(isInt(i)); return _ints.at(_indexes.at(i).second); }

  // push (a)
  template <typename... Args>
  void push(int i, Args... args) {
    _indexes.push_back(std::make_pair(Int, _ints.size()));
    _ints.push_back(i);
    this->push(args...);
  }

  // push (b)
  template <typename... Args>
  void push(float f, Args... args) {
    _indexes.push_back(std::make_pair(Float, _floats.size()));
    _floats.push_back(f);
    this->push(args...);
  }

private:
  // push (c)
  void push() {}

  enum Type { Int, Float; };
  typedef size_t Index;

  std::vector<std::pair<Type,Index>> _indexes;
  std::vector<int> _ints;
  std::vector<float> _floats;
};

示例（实际中），假设我们有Stock stock;：

stock.push(1, 3.2f, 4, 5, 4.2f); 被解析为 (a)，因为第一个参数是 int
this->push(args...) 扩展为 this->push(3.2f, 4, 5, 4.2f);，它被解析为 (b)，因为第一个参数是 float
this->push(args...) 扩展为 this->push(4, 5, 4.2f);，它被解析为 (a)，因为第一个参数是 int
this->push(args...) 扩展为 this->push(5, 4.2f);，解析为 (a)，因为第一个参数是 int
this->push(args...) 扩展为 this->push(4.2f);，解析为 (b)，因为第一个参数是 float
this->push(args...)扩展为this->push();，由于没有参数，解析为(c)，从而结束递归

因此：

添加另一个类型来处理就像添加另一个重载一样简单，更改第一个类型（例如，std::string const&）
如果传递了完全不同的类型（比如Foo），则无法选择重载，从而导致编译时错误。

一个警告：自动转换意味着 double 会选择重载 (b)，short 会选择重载 (a)。如果不希望这样做，则需要引入 SFINAE，这会使方法稍微复杂一些（嗯，至少它们的签名），例如：

template <typename T, typename... Args>
typename std::enable_if<is_int<T>::value>::type push(T i, Args... args);

is_int 类似于：

template <typename T> struct is_int { static bool constexpr value = false; };
template <> struct is_int<int> { static bool constexpr value = true; };

不过，另一种选择是考虑变体类型。例如：

typedef boost::variant<int, float, std::string> Variant;

它已经存在，与所有实用程序一起使用，它可以存储在vector 中、复制等等......看起来真的很像您需要的东西，即使它不使用可变参数模板。

【讨论】：

这不是我要找的，因为这只能让我 push(a_bunch_of_ints);或推（a_bunch_of_floats）；我正在寻找的是 push(a_bunch_of_ints_and_floats_in_any_order);
@graphitemaster：恐怕你不明白可变参数模板（或重载解析）是如何工作的。我已经更新了一个示例，以表明 它确实 可以按您的预期工作。

【解决方案3】：

如果要将参数包装到any，可以使用以下设置。我还让any 类更实用一些，虽然它在技术上不是any 类。

#include <vector>
#include <iostream>

struct any {
  enum type {Int, Float, String};
  any(int   e) { m_data.INT    = e; m_type = Int;}
  any(float e) { m_data.FLOAT  = e; m_type = Float;}
  any(char* e) { m_data.STRING = e; m_type = String;}
  type get_type() const { return m_type; }
  int get_int() const { return m_data.INT; }
  float get_float() const { return m_data.FLOAT; }
  char* get_string() const { return m_data.STRING; }
private:
  type m_type;
  union {
    int   INT;
    float FLOAT;
    char *STRING;
  } m_data;
};

template <class ...Args>
void foo_imp(const Args&... args)
{
    std::vector<any> vec = {args...};
    for (unsigned i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        switch (vec[i].get_type()) {
            case any::Int: std::cout << vec[i].get_int() << '\n'; break;
            case any::Float: std::cout << vec[i].get_float() << '\n'; break;
            case any::String: std::cout << vec[i].get_string() << '\n'; break;
        }
    }
}

template <class ...Args>
void foo(Args... args)
{
    foo_imp(any(args)...);  //pass each arg to any constructor, and call foo_imp with resulting any objects
}

int main()
{
    char s[] = "Hello";
    foo(1, 3.4f, s);
}

但是，可以编写函数来访问可变参数模板函数中的第 n 个参数并将一个函数应用于每个参数，这可能是一种更好的方式来做任何你想做的事情。

【讨论】：

这实际上很简洁，实际上是我正在寻找的，我可以修改它以使其可用。
我尝试在 lambda 函数中使用 std::vector<any> vec = {args...}; - 我想像在你的示例中那样处理参数，但是它不会编译 - 你知道这个表达式是否仅适用于模板函数吗？
typedef boost::variant 变体； - 它似乎在 lambda 内部使用 this 而不是任何类，然后它可以工作

【解决方案4】：

您可以通过在 {} 之间使用参数包对其进行初始化来创建它的容器。只要 params... 的类型是同质的或至少可以转换为容器的元素类型，它就可以工作。（使用 g++ 4.6.1 测试）

#include <array>

template <class... Params>
void f(Params... params) {
    std::array<int, sizeof...(params)> list = {params...};
}

【讨论】：

欢迎使用 SO，发布完整编译示例是个好主意。由于解决方案对您来说可能很明显，这里有些人对某些语言不熟悉，对他们来说并不那么明显。 :) 我还建议您查看我们的常见问题解答：stackoverflow.com/faq
也可以使用std::tuple来支持异构类型，比如这个答案http://stackoverflow.com/a/15139244/2607949

【解决方案5】：

目前没有针对它的特定功能，但您可以使用一些解决方法。

使用初始化列表

一种解决方法是利用initialization lists 的子表达式按顺序求值这一事实。 int a[] = {get1(), get2()} 将在执行 get2 之前执行 get1。也许fold expressions 将来会为类似的技术派上用场。要在每个参数上调用 do()，您可以执行以下操作：

template <class... Args>
void doSomething(Args... args) {
    int x[] = {args.do()...};
}

但是，这仅在 do() 返回 int 时有效。您可以使用comma operator 来支持不返回正确值的操作。

template <class... Args>
void doSomething(Args... args) {
    int x[] = {(args.do(), 0)...};
}

要做更复杂的事情，你可以把它们放在另一个函数中：

template <class Arg>
void process(Arg arg, int &someOtherData) {
    // You can do something with arg here.
}

template <class... Args>
void doSomething(Args... args) {
    int someOtherData;
    int x[] = {(process(args, someOtherData), 0)...};
}

请注意，使用通用 lambdas (C++14)，您可以定义一个函数来为您执行此样板。

template <class F, class... Args>
void do_for(F f, Args... args) {
    int x[] = {(f(args), 0)...};
}

template <class... Args>
void doSomething(Args... args) {
    do_for([&](auto arg) {
        // You can do something with arg here.
    }, args...);
}

使用递归

另一种可能性是使用递归。这是一个小例子，它定义了与上面类似的函数do_for。

template <class F, class First, class... Rest>
void do_for(F f, First first, Rest... rest) {
    f(first);
    do_for(f, rest...);
}
template <class F>
void do_for(F f) {
    // Parameter pack is empty.
}

template <class... Args>
void doSomething(Args... args) {
    do_for([&](auto arg) {
        // You can do something with arg here.
    }, args...);
}

【讨论】：

【解决方案6】：

您可以使用多个可变参数模板，这有点乱，但它有效且易于理解。您只需拥有一个带有可变参数模板的函数，如下所示：

template <typename ...ArgsType >
void function(ArgsType... Args){
     helperFunction(Args...);
}

还有一个像这样的辅助函数：

void helperFunction() {}

template <typename T, typename ...ArgsType >
void helperFunction(T t, ArgsType... Args) {

     //do what you want with t
    function(Args...);

}

现在，当您调用“函数”时，将调用“helperFunction”并将第一个传递的参数与其余参数隔离开来，这个变量可以用来调用另一个函数（或其他东西）。然后“函数”将被一次又一次地调用，直到没有更多的变量。请注意，您可能必须在“function”之前声明 helperClass。

最终代码如下所示：

void helperFunction();

template <typename T, typename ...ArgsType >
void helperFunction(T t, ArgsType... Args);

template <typename ...ArgsType >
void function(ArgsType... Args){
     helperFunction(Args...);
}

void helperFunction() {}

template <typename T, typename ...ArgsType >
void helperFunction(T t, ArgsType... Args) {

     //do what you want with t
    function(Args...);

}

代码未经测试。

【讨论】：

【解决方案7】：

基于范围的 for 循环非常棒：

#include <iostream>
#include <any>

template <typename... Things>
void printVariadic(Things... things) {
    for(const auto p : {things...}) {
        std::cout << p.type().name() << std::endl;
    }
}

int main() {
    printVariadic(std::any(42), std::any('?'), std::any("C++"));
}

对我来说，this 产生输出：

i
c
PKc

Here是一个没有std::any的例子，对于不熟悉std::type_info的人来说可能更容易理解：

#include <iostream>

template <typename... Things>
void printVariadic(Things... things) {
    for(const auto p : {things...}) {
        std::cout << p << std::endl;
    }
}

int main() {
    printVariadic(1, 2, 3);
}

如您所料，这会产生：

1
2
3

【讨论】：

这只是因为编译器可以优化你的同构初始化列表。这并非在所有情况下都有效。
@Anthony，是的，我看到这不适用于混合类型的输入，这真是太可惜了......

【解决方案8】：

如果您的输入都是同一类型，请参阅 OMGtechy 的最佳答案。

对于混合类型，我们可以将fold expressions（在c++17 中引入）与可调用对象（在本例中为lambda）一起使用：

#include <iostream>

template <typename ... Ts>
void Foo (Ts && ... multi_inputs)
{
    int i = 0;
    
    ([&] (auto & input)
    {
        // Do things in your "loop" lambda
    
        ++i;
        std::cout << "input " << i << " = " << input << std::endl;

    } (multi_inputs), ...);
}

int main ()
{
    Foo(2, 3, 4u, (int64_t) 9, 'a', 2.3);
}

Live demo

如果你想要perfect forwarding，改成：

(auto && input) // double "&" now

// ...

(std::forward<T>(multi_inputs)), ...);

如果您的循环中需要return/breaks，这里有一些解决方法：

Demo using try/throw。注意throws can cause tremendous slow down这个函数；因此，仅在速度不重要或 break/returns 真正异常时才使用此选项。
Demo using variable/if switches。

这些后面的答案老实说是代码味道，但表明它是通用的。

【讨论】：

这真是简洁、紧凑、易懂！
如果您在尝试理解此上下文中的 lambda 语法时遇到问题，这意味着：stackoverflow.com/questions/68872572/…
为了更好的可读性，我建议在折叠表达式之外定义 lambda。 auto processOne = [&]() { ... }; (processOne(multi_inputs), ...); 对于您的模板仿射程度较低的同事来说可能更容易解析，您可以更轻松地对其进行评论：godbolt.org/z/4GhrGPqbT

【解决方案9】：

#include <iostream>    

template <typename Fun>
void iteratePack(const Fun&) {}

template <typename Fun, typename Arg, typename ... Args>
void iteratePack(const Fun &fun, Arg &&arg, Args&& ... args)
{
    fun(std::forward<Arg>(arg));
    iteratePack(fun, std::forward<Args>(args)...);
}

template <typename ... Args>
void test(const Args& ... args)
{
    iteratePack([&](auto &arg)
    {
        std::cout << arg << std::endl;
    },
    args...);
}

int main()
{
    test(20, "hello", 40);

    return 0;
}

输出：

20
hello
40

【讨论】：