C++ 使用模板元编程生成函数

Question

如何使用模板元编程生成函数。我想做的是拥有一堆基本上做同样事情的函数：

Type1 fun1(int arg1, int arg2) {
  Type1 newType1 = {};
  newType1.arg1 = arg1;
  newType1.arg2 = arg2;

  return newType1;
}

Type2 fun2(int arg1, int arg2, int arg3, bool arg4) {
  Type2 newType2 = {};
  newType2.arg1 = arg1;
  newType2.arg2 = arg2;
  newType2.arg3 = arg3;
  newType2.arg4 = arg4;

  return newType2;
}

所以基本上我不想自己编写所有这些函数，例如我想说我想要一个函数fun1，它接受两个 int 参数并使用模板将它们分配给 Type1 的新对象，但是如何？

我的想法是有一个模板函数，它接受一个类型（这里是 Type1 或 Type2）和指向这些类型的成员的指针，所以我唯一要做的就是给模板提供指向成员的指针和它生成接受相应类型参数的函数。

Answer 1

这是c++17 答案：

template<auto PMem>
struct member_type {};
template<class T, class M, M(T::*ptr)>
struct member_type<ptr> { using type=M; };
template<auto PMem>
using member_type_t=typename member_type<PMem>::type;

template<class T, auto...PMem>
T func( member_type_t<PMem>... args ) {
  T retval = {};
  ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
  return retval;
}

测试代码：

struct Bob {
  int x,y;
};

int main() {
    Bob b = func<Bob, &Bob::x, &Bob::y>( 2, 3 );
    (void)b;
}

live example.

您也可以在不匹配类型的情况下完善前进。这样做的缺点是不起作用：

struct A {
  int x, y;
};
struct B {
  A one, two;
};
B func<B, &B::one, &B::two>( {1,2}, {3,4} );

但它确实消除了上面的一些样板，它可以消除每个成员字段的冗余移动。

为此，只需完全删除 member_type 助手：

template<class T, auto...PMem, class...Args>
T func( Args&&... args ) {
  T retval = {};
  ( ((retval.*PMem) = std::forward<Args>(args)), ... );
  return retval;
}

在c++17 之外执行此操作很痛苦。您缺少 auto 参数和 ... 扩展语句。第二个使用一些样板文件相对容易解决，但第一个使您想要的语法基本上不可能；你可能会被简化为使用宏。

如果你不想要<> 语法：

template<class T, auto...PMem>
constexpr auto make_func() {
  return +[]( member_type_t<PMem>... args )->T {
    T retval = {};
    ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
    return retval;
  };
}

struct Bob {
  int x,y;
};

constexpr auto* func = make_func<Bob, &Bob::x, &Bob::y>();    

Live example.

constexpr 函数指针应该与函数几乎没有区别，除非重载不可用。

在 MSVC 中，您可能必须像这样消除函数指针类型的歧义：

template<class T, auto...PMem>
using func_t = T(*)(member_type_t<PMem>...);

template<class T, auto...PMem>
constexpr func_t<T, PMem...> make_func() {
  return []( member_type_t<PMem>... args )->T {
    T retval = {};
    ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
    return retval;
  };
}

Live example.

有时 MSVC 在具有多个不同调用约定选项的无状态 lambda 上的一元运算符 + 存在问题。以上避免了这个问题，但代价是一些样板。