c++ 非类型参数包扩展

Question

我正在编写由单一类型参数化的模板函数，并且具有可变数量的相同类型（不是不同类型）的参数。它应该检查第一个值是否在其余值中。我想这样写：

#include <unordered_set>

template <typename T>
static bool value_in(T val, T vals...) {
    // compiles, but uses only vals[0]:
    const std::unordered_set<T> allowed {vals};
    // error: pack expansion does not contain any unexpanded parameter packs:
    // const std::unordered_set<T> allowed {vals...};
    return allowed.find(val) != allowed.end();
}
// usage
enum class Enumeration {one, two, three};
int main () {
    // should return true -> 0
    return value_in(Enumeration::two,
                    Enumeration::one,
                    Enumeration::two) ? 0 : 1;
}

我预计第二个可以工作，但它没有编译，因为

test.cpp: In function ‘bool value_in(T, T, ...)’:
test.cpp:7:46: error: expansion pattern ‘vals’ contains no argument packs

我看到的是“(T, T, ...)”而不是“(T, T...)”，所以我可能搞砸了函数声明并以 C 风格的可变参数函数结束。

如何编写将接受任意数量的相同类型参数的声明？

Answer 1

首先，定义一个C风格的可变参数函数

static bool value_in (T val, T vals, ...)

... 之前的逗号是可选的。

所以你的

static bool value_in(T val, T vals...)

定义两个非可变参数（val 和 vals）和一个未命名的可变参数序列。

如何编写可以接受任意数量的相同类型参数的声明？

有很多方法，但恕我直言，有缺点

一种可能的方式是使用 SFINAE：您可以强制可变参数类型等于第一种类型。

以下是使用模板折叠的 C++17 可能解决方案

template <typename T, typename ... Ts>
std::enable_if_t<(std::is_same<T, Ts>::value && ...), bool>
   value_in (T val, Ts ... vals) 
 {
   const std::unordered_set<T> allowed {val, vals ... };

   return allowed.find(val) != allowed.end();
 }

您也可以在 C++11/C++14 中开发此解决方案，但会稍微复杂一些。

缺点：Ts... 类型是推导出来的，它们必须与T 类型完全相同。

因此，例如，如果您想要一个接受std::string() 列表的函数，则不能使用char const * 调用它

value_in(std::string{"abc"}, "123");

因为T、std::string与Ts...、char const *不同，而SFINAE并没有启用value_in。

您可以使用std::is_convertible 代替std::is_same，但我建议使用另一种方法，分两步。

首先，您需要一个自定义类型特征（使用 using 助手）从列表中选择第一个类型

template <typename T, typename ...>
struct firstType
 { using type = T; };

template <typename T, typename ... Ts>
using firstType_t = typename firstType<T, Ts...>::type;

现在您可以编写第一步value_in() 来拦截所有值，检测所有类型（无限制）并将它们传递给第二步函数，如下所示

template <typename T, typename ... Ts>
bool value_in (T val, Ts ... vals) 
 { return value_in_helper<T, Ts...>(val, vals...); }

第二步函数使用firstType更改T中的所有Ts...类型

template <typename T, typename ... Ts>
bool value_in_helper (T val, firstType_t<T, Ts> ... vals) 
 {
   const std::unordered_set<T> allowed {val, vals ... };

   return allowed.find(val) != allowed.end();
 }

此解决方案与 C++11 兼容。

缺点：您需要第二步。

优势（恕我直言）：此解决方案通过第二步函数，该函数声明接收T 类型，因此也接受可转换为T 的参数。

即：这个解决方案也接受

value_in(std::string{"abc"}, "123");

因为不再需要"123" 恰好是std::string；也可以转换成std::string。

Answer 2

我在这里看到两个选项。您可以传递一个std::initializer_list，这会导致函数签名更改为

#include <initializer_list>

template <typename T>
static bool value_in(T&& val, std::initializer_list<T> vals)
{
    /* Implementation as before */
}

和调用sn-p到

return value_in(Enumeration::two,
      { Enumeration::one, Enumeration::two }) ? 0 : 1;

注意这里的附加大括号，它们是构造要传递的初始化列表所必需的。这种方法的一个小细节是函数签名，它立即表明只有一种类型可以推导。

如果感觉输入大括号有问题，请坚持您最初的尝试并调整您的函数，以便

template <typename S, typename... T>
static bool value_in(S&& val, T&&... vals) {
   const std::unordered_set<S> allowed {std::forward<T>(vals)...};

   /* As before... */
}

这允许像在原始 sn-p 中一样调用函数。与上面的解决方案相比，这个签名显然有两个模板参数，如果S 与T 不同，则可能需要再次查看它会失败。