为每个可变参数模板参数和一个数组调用一个函数

Question

所以我有一些类型X：

typedef ... X;

还有一个模板函数f:

class <typename T>
void f(X& x_out, const T& arg_in);

然后是一个函数g:

void g(const X* x_array, size_t x_array_size);

我需要编写一个可变参数模板函数h 来执行此操作：

template<typename... Args>
void h(Args... args)
{
    constexpr size_t nargs = sizeof...(args); // get number of args
    X x_array[nargs]; // create X array of that size

    for (int i = 0; i < nargs; i++) // foreach arg
        f(x_array[i], args[i]); // call f (doesn't work)

    g(x_array, nargs); // call g with x_array
}

它不起作用的原因是因为你不能在运行时像这样下标 args。

替换h中间部分的最佳技术是什么？

获胜者是 Xeo：

template<class T> X fv(const T& t) { X x; f(x,t); return x; }

template<class... Args>
void h(Args... args)
{
  X x_array[] = { fv(args)... };

  g(x_array, sizeof...(Args));
}

（实际上在我的具体情况下，我可以重写 f 以按值返回 x 而不是作为输出参数，所以我什至不需要上面的 fv）

Answer 1

您可以重构或包装 f 以返回一个新的 X 而不是让它通过，因为这会发挥包扩展的作用并使函数真正简洁：

template<class T>
X fw(T const& t){ X x; f(x, t); return x; }

template<class... Args>
void h(Args... args){
  X xs[] = { fw(args)... };
  g(xs, sizeof...(Args));
}

Live example.

如果您可以将g 更改为只接受std::initializer_list，它会变得更加简洁：

template<class... Args>
void h(Args... args){
  g({f(args)...});
}

Live example. 或者（也许更好），你也可以只提供一个包装器g 转发到真正的g：

void g(X const*, unsigned){}

void g(std::initializer_list<X> const& xs){ g(xs.begin(), xs.size()); }

template<class... Args>
void h(Args... args){
  g({f(args)...});
}

Live example.
编辑：另一种选择是使用临时数组：

template<class T>
using Alias = T;

template<class T>
T& as_lvalue(T&& v){ return v; }

template<class... Args>
void h(Args... args){
  g(as_lvalue(Alias<X[]>{f(args)...}), sizeof...(Args));
}

Live example. 注意as_lvalue 函数很危险，数组仍然只存在到完整表达式的末尾（在本例中为g），所以在使用时要小心。 Alias 是必需的，因为由于语言语法，只允许 X[]{ ... }。

如果所有这些都不可能，您将需要递归来访问 args 包的所有元素。

#include <tuple>

template<unsigned> struct uint_{}; // compile-time integer for "iteration"

template<unsigned N, class Tuple>
void h_helper(X (&)[N], Tuple const&, uint_<N>){}

template<unsigned N, class Tuple, unsigned I = 0>
void h_helper(X (&xs)[N], Tuple const& args, uint_<I> = {}){
  f(xs[I], std::get<I>(args));
  h_helper(xs, args, uint_<I+1>());
}

template<typename... Args>
void h(Args... args)
{
    static constexpr unsigned nargs = sizeof...(Args);
    X xs[nargs];

    h_helper(xs, std::tie(args...));

    g(xs, nargs);
}

Live example.

编辑： 受 ecatmur 评论的启发，我使用了 indices trick 使其与包扩展以及 f 和 g 原样工作，而不改变它们。

template<unsigned... Indices>
struct indices{
  using next = indices<Indices..., sizeof...(Indices)>;
};
template<unsigned N>
struct build_indices{
  using type = typename build_indices<N-1>::type::next;
};
template <>
struct build_indices<0>{
  using type = indices<>;
};
template<unsigned N>
using IndicesFor = typename build_indices<N>::type;

template<unsigned N, unsigned... Is, class... Args>
void f_them_all(X (&xs)[N], indices<Is...>, Args... args){
  int unused[] = {(f(xs[Is], args), 1)...};
  (void)unused;
}

template<class... Args>
void h(Args... args){
  static constexpr unsigned nargs = sizeof...(Args);
  X xs[nargs];
  f_them_all(xs, IndicesFor<nargs>(), args...);
  g(xs, nargs);
}

Live example.

Answer 2

很好的模板作为问题第一部分的答案：

template <class F, class... Args> 
void for_each_argument(F f, Args&&... args) {
    [](...){}((f(std::forward<Args>(args)), 0)...);
}

Answer 3

很明显：您使用的不是迭代而是递归。在处理可变参数模板时，总是会出现递归。即使使用tie() 将元素绑定到std::tuple<...>，它也是递归的：恰好递归业务是由元组完成的。在您的情况下，您似乎想要这样的东西（可能有一些拼写错误，但总的来说应该可以）：

template <int Index, int Size>
void h_aux(X (&)[Size]) {
}

template <int Index, int Size, typename Arg, typename... Args>
void h_aux(X (&xs)[Size], Arg arg, Args... args) {
    f(xs[Index], arg);
    h_aux<Index + 1, Size>(xs, args...);
}

template <typename... Args>
void h(Args... args)
{
    X xs[sizeof...(args)];
    h_aux<0, sizeof...(args)>(xs, args...);
    g(xs, sizeof...(args));
}

我认为你也不能使用nargs 来定义数组的大小：没有任何东西向编译器表明它应该是一个常量表达式。

Answer 4

用参数包扩展做起来相当简单，即使你不能重写f来按值返回输出参数：

struct pass { template<typename ...T> pass(T...) {} };

template<typename... Args>
void h(Args... args)
{
    const size_t nargs = sizeof...(args); // get number of args
    X x_array[nargs]; // create X array of that size

    X *x = x_array;
    int unused[]{(f(*x++, args), 1)...}; // call f
    pass{unused};

    g(x_array, nargs); // call g with x_array
}

应该可以写

    pass{(f(*x++, args), 1)...}; // call f

但似乎 g++（至少 4.7.1）有一个错误，它无法将大括号初始化器列表参数的评估排序为类初始化器。数组初始化器虽然没问题；有关更多信息和示例，请参阅 Sequencing among a variadic expansion。

Live example.

---

作为替代方案，这是 Xeo 提到的使用生成的索引包的技术；不幸的是，它确实需要一个额外的函数调用和参数，但它相当优雅（特别是如果你碰巧有一个索引包生成器）：

template<int... I> struct index {
    template<int n> using append = index<I..., n>; };
template<int N> struct make_index { typedef typename
    make_index<N - 1>::type::template append<N - 1> type; };
template<> struct make_index<0> { typedef index<> type; };
template<int N> using indexer = typename make_index<N>::type;

template<typename... Args, int... i>
void h2(index<i...>, Args... args)
{
    const size_t nargs = sizeof...(args); // get number of args
    X x_array[nargs]; // create X array of that size

    pass{(f(x_array[i], args), 1)...}; // call f

    g(x_array, nargs); // call g with x_array
}

template<typename... Args>
void h(Args... args)
{
  h2(indexer<sizeof...(args)>(), std::forward<Args>(args)...);
}

请参阅C++11: I can go from multiple args to tuple, but can I go from tuple to multiple args? 了解更多信息。 Live example.

Answer 5

Xeo 的想法是正确的——您想要构建某种“可变参数迭代器”，以便在其余代码中隐藏很多这种讨厌的东西。

我会获取索引内容并将其隐藏在仿照 std::vector 的迭代器接口后面，因为 std::tuple 也是数据的线性容器。然后，您可以重用所有可变参数函数和类，而无需在其他任何地方使用显式递归代码。