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C++11 --可变参数模版

news 2024/11/15 11:25:18

文章目录

1. 模版和函数参数包
2. 展开参数包
3. 在可变参数模版函数中使用递归

可变参数模版让你可以创建可以接受可变参数的函数模板和类模板。

例如：要编写一个函数，它可以接受任意数量的参数，参数的类型只需是cout能够显示的即可，并将参数显示为用逗号分隔的列表。

int n = 14;
double x = 2.71828;
string mr = "hello world";
show_list(n, x);
show_list(x* x, '!', mr);

这里的目标是，定义show_list()，让让上述代码能够通过编译并生成如下输出：

14, 2.71828;

7.38905, !,hello world

要创建可变参数模版，需要理解几个要点：

模版参数包
函数参数包
展开参数包
递归

1. 模版和函数参数包

为理解参数包的工作原理，首先来看一个简单的模版函数，它显示一个只有一项的列表：

template<typename T>
void show_list(T value)
{cout << value << ",";
}

在上述定义中，右两个参数列表，模版参数列表只包含T，而函数参数列表只包含value。下面的函数调用将模版参数列表中的T设置为double，将函数参数列表中value设置为2.15.

show_list0(2.15);

C++11提供了一个用省略号标识的元运算符，能够声明标识模版参数包的标识符。模版参数包基本上是一个类型列表。同时还可以声明函数参数包的标识符。而**函数参数包基本上是一个值列表**。语法如下：

template<typename... Args>
void show_list1(Args... args)
{//
}

其中，Args是一个模版参数包，args是一个函数参数包，与其他参数名一样，可将这些参数包的名称指为任符合C++标识符规则的名称。Args 和 T 的差别在于，T 与一种类型匹配，Args与任意数量（包括0）的类型匹配。

下面的程序调用：

show_list1('s', 80, "sweet", 4.5);

在这种情况下，参数包Args包含于函数调用的参数匹配类型：char、int、const char*、double.

下面的代码，指出value的类型为T

void show_list0(T value)

同样，下面的代码指出args 的类型为 Args

void show_list1(Args... args)

在这种情况下，函数参数包args包含值：‘s’, 80, “sweet”, 4.5

这意味着**函数参数包args包含的值列表和模版参数包Args包含的类型列表相匹配—无论是类型还是数量**。

2. 展开参数包

但是函数如何访问这些包的内容呢？索引功能不能使用，即不能通过Args[2]来访问包中的第3个类型。相反，可将省略号放在函数参数包名的右边，将参数包展开，例如：下面有缺陷代码：

template<typename... Args>
void show_list1(Args... args)
{show_list1(args...);
}

这是什么意思？有什么缺陷？有如下函数调用：

show_list1(5,'L',0.5);

这将把 5,‘L’,0.5 封装到args中。在该函数内部，下面的调用：

show_list1(args...);

将展开为：

show_list1(5,'L',0.5);

也就是说，args 被替换为3个存储在args中的值，因此，表示法 args… 展开为一个函数参数列表。

缺陷：该函数调用与原函数调用相同，因此它将使用相同的参数不断的调用自己，导致无限递归。

3. 在可变参数模版函数中使用递归

缺陷如何解决？

核心理念：将函数参数包展开，对列表中的第一项进行处理，再将余下的内容传递给递归调用，以此例推，直到列表为空。

template<typename T,typename... Args>
void show_list3(T value, Args... args)

对于上述的定义：show_list3()的第一个参数决定了T 和value的值，而其他参数决定了Args 和args 的值。这让函数能够对value进行处理，如：显示它。然后递归调用show_list3()调用,并以args… 的方式将其它实参传递给它。每次递归调用都将显示一个值，并传递缩小了的列表。直到列表为空。

void show_list3()
{
}
template<typename T,typename... Args>
void show_list3(T value, Args... args)
{cout << value << ",";show_list3(args...);
}
int main()
{int n = 14;double x = 1.54;string mr = "hello world!";show_list3(n, x, mr);return 0;
}
/*输出结果：
14,1.54,hello world!,
*/

函数调用：show_list3(n, x, mr);

第一个实参T类型为：int，value为 14，其他二中类型（double，stirng）放入Args包中，而其他二个值（1.54，“hello world!”）放入args包中。

接下来调用：

show_list3(args...);

展开后：

show_list3(1.54,"hello world!");

前面说过，列表每次减少一项，这次T为：double，value为：1.54，而余下的一种类型和一个值分别被包装到Args和args中。下一次递归再将包缩小。最后，当args为空时，将调用不接受任何参数的show_list3(),导致结束。

优化：

去掉结果中最后一个逗号。
将值传递改为引用传递。—提高效率

void show_list3()
{
}
template<typename T> 
void show_list3(const T& value)
{cout << value << '\n';
}
template<typename T,typename... Args>
void show_list3(const T value, const Args... args)
{cout << value << ",";show_list3(args...);
}
int main()
{int n = 14;double x = 1.54;string mr = "hello world!";show_list3(n, x, mr);return 0;
}
/*输出结果：
14,1.54,hello world!
*/