C++模板编程——可变参函数模板

1. 可变参函数模板基本介绍

2. 参数包展开——通过递归函数

3. 参数包展开——通过编译期间if语句(constexpr if)

4. 重载

5. 后记

进来看的小伙伴们应该对C++中的模板有了一定了解，下面给大家介绍一下可变参函数模板。过于基础的概念将不仔细介绍。

1. 可变参函数模板基本介绍

先来看一个可变参函数模板的示例：

#include <iostream>using namespace std;template<typename... T>
void myFunc(T... args)
{cout << "----------------MyFunc begin -----------------" << endl;cout << "收到的参数个数：" << sizeof...(args) << endl;cout << "收到的参数类型个数：" << sizeof...(T) << endl;cout << "----------------MyFunc end   -----------------" << endl;
}int main()
{myFunc();myFunc(1);myFunc(1, 2);myFunc(1, 2, 3);
}

运行结果如下图：

仔细观察上面给出的代码，有三点需要注意：

template行中typename后面跟着三个点，然后是类型模板参数T
在函数签名行void myFunc(T... args)，因为T后面跟着三个点，所以T称为可变参类型。看起来是一个类型，实际上其代表了0个到多个的类型。 args称为一包参数，每个参数的类型都可以为任意类型。
在C++11引入了sizeof...()的语法，这是固定写法，用于可变参函数模板或可变参模板内部，表示模板参数个数或类型数量。只有这种...的可变参才可以使用。

上面的代码有一个问题，在拿到了一堆参数args之后，我们需要拿到每一个参数进行处理。这就涉及到了参数包的展开，下面将介绍两种参数包展开的两种方法。

2. 参数包展开——通过递归函数

参数包展开的套路是比较固定的，通过递归函数进行参数包展开是一种经典手法。

为了实现递归函数的方式展开参数包，需要编写一个参数包展开函数和一个同名的递归终止函数。

这两个函数一起实现参数包的展开。

先看代码：

#include <iostream>using namespace std;void myFunc() // 同名的参数包递归终止函数
{cout << "参数包展开的递归终止函数" << endl;
}template<typename T, typename... U>
void myFunc(T arg1, U... args) // 参数包展开函数
{cout << "收到的参数为：" << arg1 << endl;myFunc(args...);
}int main()
{myFunc(1, 2, 3);
}

运行截图如下图所示：

通过代码可以看到参数包展开函数是一个函数模板。void myFunc(T arg1, U... args);它的函数签名中，T为1个参数，U为0个或多个参数类型。所以这个函数模板最少需要一个参数。

通过代码可以看到，递归终止函数为一个同名的普通的函数（不是函数模板）接收0个参数。

在main函数中调用myFunc(1,2,3);时，1会匹配到arg1，2和3会匹配到args。

在myFunc内部会调用myFunc(2,3);，2会匹配到arg1，3会匹配到args。

myFunc内部继续调用myFunc(3);，3会匹配到arg1，args没有匹配到任何参数。

接着会调用myFunc(); 调用递归终止函数。

通过这种递归调用的方式就实现了参数包的展开，这是一种固定的编程手法，理解学会就好了。

3. 参数包展开——通过编译期间if语句(constexpr if)

在C++17标准中增加了编译期间if语句。与常规的if语句类似，但是在if语句后增加了一个constexpr关建字，这个关建字代表编译时求值。

有了编译期间if语句就非常方便了，不需要编写递归终止函数了。具体看下面的代码：

#include <iostream>using namespace std;template<typename T, typename ...U>
void myFunc(T arg1, U... args)
{cout << "收到的参数为：" << arg1 << endl;if constexpr (sizeof...(args) > 0){myFunc(args...);}else{cout << "没有更多参数了" << endl;}
}int main()
{myFunc(1, 2, 3);
}

运行结果如下图所示：

使用if constexpr和sizeof...()来判断args中含有的参数个数。当剩余的参数个数大于0时，继续递归调用，否则会执行else分支。

非常好理解，而且编写起来也非常方便。

需要注意的是，if constexpr所指定的条件必须在编译期间能够求值，不可以是变量。

4. 重载

可变参函数模板也可以重载，具体见下面的代码。

#include <iostream>using namespace std;template<typename... T>
void myFunc(T... args)
{cout << "void myFunc(T... args); 执行了" << endl;
}template<typename... T>
void myFunc(T*... args)
{cout << "void myFunc(T*... args); 执行了" << endl;
}void myFunc(int arg)
{cout << "void myFunc(int arg); 执行了" << endl;
}int main()
{myFunc(1, 2, 3);myFunc((int*)nullptr);myFunc(1);
}

运行截图如下所示：