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C++11:可变参数的模板
概述
在C++11之前,类模板和函数模板只能含有固定数量的模板参数。C++11增强了模板功能,允许模板定义中包含0到任意个模板参数,这就是可变参数模板。
可变参数模板和普通模板的语义是一样的,只是写法上稍有区别,声明可变参数模板时需要在typename或class后面带上省略号“…”:
template<class ... T> void func(T ... args)//T叫模板参数包,args叫函数参数包
{//可变参数模板函数}func(); // OK:args不含有任何实参
func(1); // OK:args含有一个实参:int
func(2, 1.0); // OK:args含有两个实参int和double
T叫模板参数包,args叫函数参数包。
省略号“…”的作用有两个:
- 声明一个参数包,这个参数包中可以包含0到任意个模板参数
- 在模板定义的右边,可以将参数包展开成一个一个独立的参数
可变参数模板函数
可变参数模板函数的定义
一个可变参数模板函数的定义如下:
#include <iostream>
using namespace std;template<class ... T> void func(T ... args)
{//可变参数模板函数//sizeof...(sizeof后面有3个小点)计算变参个数cout << "num = " << sizeof...(args) << endl;
}int main()
{func(); // num = 0func(1); // num = 1func(2, 1.0); // num = 2return 0;
}
运行结果如下:
参数包的展开
递归方式展开
通过递归函数展开参数包,需要提供一个参数包展开的函数和一个递归终止函数。
#include <iostream>
using namespace std;//递归终止函数
void debug()
{cout << "empty\n";
}//展开函数
template <class T, class ... Args>
void debug(T first, Args ... last)
{cout << "parameter " << first << endl;debug(last...);
}int main()
{debug(1, 2, 3, 4);return 0;
}
运行结果如下:
递归调用过程如下:
debug(1, 2, 3, 4);debug(2, 3, 4);debug(3, 4);debug(4);debug();
通过可变参数模板实现打印函数:
#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;void Debug(const char* s)
{while (*s){if (*s == '%' && *++s != '%'){throw runtime_error("invalid format string: missing arguments");}cout << *s++;}
}template<typename T, typename... Args>
void Debug(const char* s, T value, Args... args)
{while (*s){if (*s == '%' && *++s != '%'){cout << value;return Debug(++s, args...);}cout << *s++;}throw runtime_error("extra arguments provided to Debug");
}int main()
{Debug("a = %d, b = %c, c = %s\n", 250, 'm', "mike");return 0;
}
运行结果如下:
非递归方式展开
#include <iostream>
using namespace std;template <class T>
void print(T arg)
{cout << arg << endl;
}template <class ... Args>
void expand(Args ... args)
{int a[] = { (print(args), 0)... };
}int main()
{expand(1, 2, 3, 4);return 0;
}
运行结果如下:
expand函数的逗号表达式:(print(args), 0), 也是按照这个执行顺序,先执行print(args),再得到逗号表达式的结果0。
同时,通过初始化列表来初始化一个变长数组,{ (print(args), 0)… }将会展开成( (print(args1), 0), (print(args2), 0), (print(args3), 0), etc…), 最终会创建一个元素只都为0的数组int a[sizeof…(args)]。
可变参数模板类
继承方式展开参数包
可变参数模板类的展开一般需要定义2 ~ 3个类,包含类声明和特化的模板类:
#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;template<typename... A> class BMW{}; // 变长模板的声明template<typename Head, typename... Tail> // 递归的偏特化定义
class BMW<Head, Tail...> : public BMW<Tail...>
{//当实例化对象时,则会引起基类的递归构造
public:BMW(){printf("type: %s\n", typeid(Head).name());}Head head;
};template<> class BMW<>{}; // 边界条件int main()
{BMW<int, char, float> car;return 0;
}
运行结果如下:
模板递归和特化方式展开参数包
#include <iostream>
using namespace std;template <long... nums> struct Multiply;// 变长模板的声明template <long first, long... last>
struct Multiply<first, last...> // 变长模板类
{static const long val = first * Multiply<last...>::val;
};template<>
struct Multiply<> // 边界条件
{static const long val = 1;
};int main()
{cout << Multiply<2, 3, 4, 5>::val << endl; // 120return 0;
}
运行结果如下:
参考资料:深入应用C++11 代码优化与工程级应用
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