可变递归模板 mem fun 特化

Question

这是我要写的代码：

template <typename T1, typename ... tail>
  class record : public record<tail...>
{
  using baseT = record<tail...>;

  T1 elem;

public:
  record(T1 first, tail... rest)
    : elem(first), baseT(rest...)
  {}

  template <int index>
  inline constexpr T1& get()
  {
        // line 83:
    return baseT::get<index-1>();
  }
  // line 85:
  template <>
  inline constexpr T1& get<0>()
  {
    return elem;
  }
};

我得到的编译器输出：（GCC 4.8.2 with -std=c++11）

record.hpp:85:15: error: explicit specialization in non-namespace scope 'class base::record<T1, tail>'
 template <>
       ^
record.hpp:86:33: error: template-id 'get<0>' in declaration of primary template
 inline constexpr T1& get<0>()
                 ^
record.hpp: In member function 'constexpr T1& base::record<T1, tail>::get() const':
record.hpp:83:32: error: expected primary-expression before ')' token
   return baseT::get<index-1>();
                ^

好的，我的意思很明确：类似于std::tuple。 get() 旨在提供元素访问。

请帮我让这个骨架工作；我所追求的是正确实施这种结构所需的理解； 2个具体问题：

1. 专业化get<0>()的正确方法是什么？
2. 当编译器到达层次结构的根时，typename... tail 会是什么？

Answer 1

如果你想显式特化一个函数（成员函数、成员函数模板、..），那么你必须在命名空间范围内这样做：

template <typename T1, typename ... tail>
  class record : public record<tail...>
{
  using baseT = record<tail...>;

  T1 elem;

public:
  record(T1 first, tail... rest) // you should use perfect forwarding here
    : elem(first), baseT(rest...)
  {}

  template <int index>
  inline constexpr T1& get() // the `inline` is redundant here
  {
        // line 83:
    return baseT::get<index-1>();
  }
};

template<typename T1, typename ... tail>
template<>
inline constexpr T1& record<T1, tail...>::template get<0>()
{  return elem;  }

但是这是不允许的：你不能显式地特化一个没有显式特化的类模板的成员。在这里，record<T1, tail...> 没有明确专门化；因此您可能没有明确专门化get。

还有两个问题：

1. get 的返回类型必须依赖于索引。
2. 您的记录将递归地从其自身派生。每个派生将从tail 中删除一个元素，因此tail 最终为空。那么record<tail...>就会失败，因为tail为空时，不能设置第一个模板参数T1。因此，您还需要专门化 record。

让它工作的一种方法是使用重载：

#include <type_traits>
#include <utility>

template<int N>
using int_const = std::integral_constant<int, N>;

template <typename T1, typename ... tail>
  class record : public record<tail...>
{
  using baseT = record<tail...>;

  T1 elem;

protected:
  using baseT::get_impl;  // "unhide" the base class overloads

  constexpr T1 const& get_impl(int_const<sizeof...(tail)>) const
  {
      return elem;
  }

public:
  template<typename T1_, typename ... tail_>
  record(T1_&& first, tail_&&... rest)
    : baseT(std::forward<tail_>(rest)...), elem(std::forward<T1_>(first))
  {}

  template <int index>
  constexpr auto get() const
  -> decltype( this->get_impl( int_const<sizeof...(tail) - index>{} ) )
  {
    static_assert(1+sizeof...(tail) > index, "out of bounds");
    return this->get_impl( int_const<sizeof...(tail) - index>{} );
  }
};

template <typename T1>
class record<T1>
{
  T1 elem;

protected:
  constexpr T1 const& get_impl(int_const<0>) const
  {
      return elem;
  }

public:
  template<typename T1_>
  record(T1_&& first)
    : elem(first)
  {}

  template <int index>
  constexpr auto get() const
  -> decltype( get_impl( int_const<index>{} ) )
  {
    static_assert(0 == index, "out of bounds");
    return this->get_impl( int_const<index>{} );
  }
};


#include <iostream>

int main()
{
    record<int, double, char, bool> r{42, 1.2, 'c', false};
    std::cout << r.get<1>() << '\n';
    std::cout << r.get<0>() << '\n';
}

---

这是一个使用不同继承技术的示例：

#include <type_traits>
#include <utility>

template<int N>
using int_const = std::integral_constant<int, N>;

template<int N, class... Ts>
struct record_impl
{
    struct out_of_bounds {};

    template<int I>
    constexpr out_of_bounds get(int_const<I>) const
    {
        static_assert(I < N, "out of bounds");
        return {};
    }
};

template<int N, class T, class... Ts>
struct record_impl<N, T, Ts...> : record_impl<N+1, Ts...>
{
    using base = record_impl<N+1, Ts...>;

    T mem;

    template<class Arg, class... Args>
    record_impl(Arg&& arg, Args&&... args)
    : base(std::forward<Args>(args)...), mem(std::forward<Arg>(arg))
    {}

    using base::get;
    constexpr T const& get(int_const<N>) const
    {  return mem;  }
};

template<class... Ts>
using record = record_impl<0, Ts...>;


#include <iostream>

int main()
{
    record<int, double, char, bool> r{42, 1.2, 'c', false};
    std::cout << r.get(int_const<0>{}) << '\n';
    std::cout << r.get(int_const<3>{}) << '\n';
}

record_impl 的使用允许摆脱额外的get_impl。它还提供了一个在主模板的get 成员函数中放置static_assert 的好机会。