总结 std::integer_sequence 中的元素

Question

出于教育目的，我尝试创建一个std::integer_sequence 并将其元素总结为一个参数包。我希望这很简单，并在下面编写了代码。

第 1 步：创建一组 add() 操作以正确处理同质的、基于整数的参数包。使用add<0,1,2,3>()-call 进行测试并正常工作。

第 2 步：在这一步中，我想传递一个 std::integer_sequence 作为模板参数，对序列中的整数求和。我失败了，看注释掉的代码。

如何将std::integer_sequence 作为模板参数传递？

一个错误消息是没有函数模板的实例与调用匹配。为什么？我希望整数序列等价于int 参数包。

另一条错误消息说Args 模板参数是非常量的。怎么可能？我预计这是一个后续错误，但我在实验中经常看到这种错误组合。

我正在使用 Microsoft VC++ 2017 编译器。

#include <iostream>
#include <utility>

template <typename T>
T add(T first) {
    return first;
}

template <typename T, typename ... Args>
T add(T car, Args... cdr) {
    return car + add(cdr...);
}

template <int ... Args>
int total() {
    return add(Args...);
}


int main(int argc, char** argv)
{
    using std::cout;
    using std::endl;

    int s1 = 
        total<0, 1, 2, 3>();
    std::cout << "s1 = " << s1 << std::endl;

    // The following does not compile:
#if 0
    int s2 = 
        total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();
    std::cout << "s2 = " << s2 << std::endl;

    static_assert(s1 == s2, "no match");
#endif

    // This should work:
    //
    {
        cout << typeid(std::make_integer_sequence<int, 4>()).name() << endl;;
        cout << std::make_integer_sequence<int, 4>().size << endl;;
    }

    return 0;
}

...后来，经过很多有用的cmets。我学到了很多东西，现在有以下工作代码：

#include <iostream>
#include <utility>

template <typename T>
constexpr T add(T first) {
    return first;
}

template <typename T, typename ... Args>
constexpr T add(T car, Args... cdr) {
    return car + add(cdr...);
}

template <int ... Args>
constexpr int total() {
    return add(Args...);
}

template<int... Args>
constexpr int total(std::integer_sequence<int, Args...>) {
    return total<Args...>();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    using std::cout;
    using std::endl;

    constexpr int s1 =
        total<0, 1, 2, 3>();
    std::cout << "s1 = " << s1 << std::endl;

    // The following now compiles. Oh, happy day!
#if 1
    constexpr int s2 =
        total(std::make_integer_sequence<int, 4> {});

    std::cout << "s2 = " << s2 << std::endl;

    static_assert(s1 == s2, "no match");
#endif

    // This should work:
    //
    {
        cout << typeid(std::make_integer_sequence<int, 4>()).name() << endl;;
        cout << std::make_integer_sequence<int, 4>().size << endl;;
    }

    return 0;
}

Answer 1

使用fold expressions 会更容易做到这一点：

template<class T, T... Args>
constexpr T total(std::integer_sequence<T, Args...> = {}) {
    return (Args + ...);
}

int main() {
    int s2 = 
        total(std::make_integer_sequence<int, 4>{});
    // Or calling directly
    int s1 = total<int, 0, 1, 2, 3>();
}

注意默认的std::integer_sequence 参数，所以如果你传递一个整数序列，它将推导出Args 参数。

如果您希望能够在模板中使用std::integer_sequence 类型调用它，只需创建一个辅助函数即可：

template<class IntegerSequence>
constexpr auto total_of(IntegerSequence argument = {}) {
    return total(argument);  // Will deduce `T` and `Args`
}

total_of<std::make_integer_sequence<int, 4>>();

Answer 2

我希望一个整数序列等价于一个 int 参数包。

不是：std::integer_sequence 是一个类型；所以

total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();

可以匹配接收类型的模板total()函数

template <typename T>
int total ()
 { return ???; }

问题是从T 类型中你不能轻易地提取整数序列。

如何将 std::integer_sequence 作为模板参数传递？

解决方案（嗯……一个可能的解决方案）是偏特化。

很遗憾，函数不能部分特化。

但如果total 是struct（或class），一切都不同了。

你可以写total如下

template <typename>
struct total;

template <typename T, T ... Is>
struct total<std::integer_sequence<T, Is...>>
   : public std::integral_constant<T, (Is + ...)>
 { };

所以你可以通过以下方式使用它

constexpr auto s2 { total<std::make_integer_sequence<int, 4>>::value };

题外话：声明constexpr要在static_assert()测试中使用的变量。

以下是一个完整的编译C++17示例（total结构重命名total2以避免与total()函数冲突）

#include <utility>

template <typename>
struct total2;

template <typename T, T ... Is>
struct total2<std::integer_sequence<T, Is...>>
   : public std::integral_constant<T, (Is + ...)>
 { };

template <typename T>
constexpr T add (T first)
 { return first;}

template <typename T, typename ... Args>
constexpr T add (T car, Args ... cdr)
 { return car + add(cdr...); }

template <int ... Args>
constexpr int total ()
 { return add(Args...); }

int main ()
 {
   constexpr auto s1 { total<0, 1, 2, 3>() };
   constexpr auto s2 { total2<std::make_integer_sequence<int, 4>>::value };

   static_assert(s1 == s2);
 }

Answer 3

这样做的一种方法是为total 添加一个重载并以不同的方式调用它：

template<int... Args>
int total(std::integer_sequence<int, Args...> ) {
    return add(Args...);
}

比打电话

nt s2 = 
    total(std::make_integer_sequence<int, 4>>{});

这将解决呼叫问题。为了在 static_assert 中使用函数的结果，您还需要确保它（以及存储它的结果的变量）被标记为 constexpr。

Answer 4

我希望一个整数序列等价于一个 int 参数包。

但是你可以看到它不是通过写出以下两个扩展：

template <int ... Args> int total();

第一种情况是

total<0, 1, 2, 3>();
// => Args... is (0, 1, 2, 3)

这是一个有效的整数包，第二个是

total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();
// => Args... must be std::integer_sequence<int, 0, 1, 2, 3>

这显然不像整数包。链接到std::integer_sequence 的文档以供参考。

如果你想把那个整数序列转回传递给make_integer_sequence的原始参数包，你需要使用模板参数推导重载SergeyA的回答显示：

template<int... Args>
int total(std::integer_sequence<int, Args...> ) {
    return add(Args...);
}

（函数参数是一个伪参数，只是为了推导Args...）。

不过，如果可以使用 fold 表达式，它还是比旧式递归要好得多。