見つけたものに満足できなかったので、自分で解決策を考え出そうとしましたが、引数パックで一般的な操作を作成できる小さなライブラリを作成することになりました。私のソリューションには次の機能があります。
- 引数パックのすべてまたは一部の要素を反復処理できます。おそらく、パックのインデックスを計算することで指定されます。
- 引数パックの計算された部分を可変個引数に転送できるようにします。
- 比較的短いヘッダーファイルを1つだけ含める必要があります。
- 完全な転送を多用して大量のインライン化を可能にし、不要なコピー/移動を回避してパフォーマンスの低下を最小限に抑えます。
- 反復アルゴリズムの内部実装は、メモリ消費を最小限に抑えるためにEmpty BaseClassOptimizationに依存しています。
- （テンプレートメタプログラミングを考えると、比較的）拡張と適応は簡単です。
最初にライブラリで何ができるかを示し、次にその実装を投稿します。
ユースケース
これは、関数を使用してパックのすべての引数を反復処理し、入力の各引数をクライアント提供のファンクターに渡す方法の例ですfor_each_in_arg_pack()（もちろん、引数パックに値が含まれている場合、ファンクターには汎用呼び出し演算子が必要です異種タイプの）：
// Simple functor with a generic call operator that prints its input. This is used by the
// following functors and by some demonstrative test cases in the main() routine.
struct print
{
template<typename T>
void operator () (T&& t)
{
cout << t << endl;
}
};
// This shows how a for_each_*** helper can be used inside a variadic template function
template<typename... Ts>
void print_all(Ts&&... args)
{
for_each_in_arg_pack(print(), forward<Ts>(args)...);
}
上記のprintファンクターは、より複雑な計算でも使用できます。特に、パック内の引数のサブセット（この場合はサブ範囲）を反復処理する方法は次のとおりです。
// Shows how to select portions of an argument pack and
// invoke a functor for each of the selected elements
template<typename... Ts>
void split_and_print(Ts&&... args)
{
constexpr size_t packSize = sizeof...(args);
constexpr size_t halfSize = packSize / 2;
cout << "Printing first half:" << endl;
for_each_in_arg_pack_subset(
print(), // The functor to invoke for each element
index_range<0, halfSize>(), // The indices to select
forward<Ts>(args)... // The argument pack
);
cout << "Printing second half:" << endl;
for_each_in_arg_pack_subset(
print(), // The functor to invoke for each element
index_range<halfSize, packSize>(), // The indices to select
forward<Ts>(args)... // The argument pack
);
}
場合によっては、引数パックの一部を、その要素を反復処理して各可変個引数ファンクターに個別に渡すのではなく、他の可変個引数ファンクターに転送したい場合があります。これは、アルゴリズムが実行できることです。forward_subpack()
// Functor with variadic call operator that shows the usage of for_each_***
// to print all the arguments of a heterogeneous pack
struct my_func
{
template<typename... Ts>
void operator ()(Ts&&... args)
{
print_all(forward<Ts>(args)...);
}
};
// Shows how to forward only a portion of an argument pack
// to another variadic functor
template<typename... Ts>
void split_and_print(Ts&&... args)
{
constexpr size_t packSize = sizeof...(args);
constexpr size_t halfSize = packSize / 2;
cout << "Printing first half:" << endl;
forward_subpack(my_func(), index_range<0, halfSize>(), forward<Ts>(args)...);
cout << "Printing second half:" << endl;
forward_subpack(my_func(), index_range<halfSize, packSize>(), forward<Ts>(args)...);
}
より具体的なタスクについては、もちろん、インデックスを作成することで、パック内の特定の引数を取得することができます。これは、関数がヘルパーとnth_value_of()一緒に実行できることです。first_value_of()last_value_of()
// Shows that arguments in a pack can be indexed
template<unsigned I, typename... Ts>
void print_first_last_and_indexed(Ts&&... args)
{
cout << "First argument: " << first_value_of(forward<Ts>(args)...) << endl;
cout << "Last argument: " << last_value_of(forward<Ts>(args)...) << endl;
cout << "Argument #" << I << ": " << nth_value_of<I>(forward<Ts>(args)...) << endl;
}
一方、引数パックが同種である場合（つまり、すべての引数が同じタイプである場合）、次のような定式化が望ましい場合があります。is_homogeneous_pack<>メタ関数を使用すると、パラメーターパック内のすべてのタイプが同種であるかどうかを判断でき、主にステートメントで使用することを目的としていますstatic_assert()。
// Shows the use of range-based for loops to iterate over a
// homogeneous argument pack
template<typename... Ts>
void print_all(Ts&&... args)
{
static_assert(
is_homogeneous_pack<Ts...>::value,
"Template parameter pack not homogeneous!"
);
for (auto&& x : { args... })
{
// Do something with x...
}
cout << endl;
}
最後に、ラムダはファンクターの単なる構文糖衣であるため、上記のアルゴリズムと組み合わせて使用することもできます。ただし、汎用ラムダがC ++でサポートされるまで、これは同種の引数パックでのみ可能です。homogeneous-type<>次の例は、同種パック内のすべての引数の型を返すメタ関数の使用法も示しています。
// ...
static_assert(
is_homogeneous_pack<Ts...>::value,
"Template parameter pack not homogeneous!"
);
using type = homogeneous_type<Ts...>::type;
for_each_in_arg_pack([] (type const& x) { cout << x << endl; }, forward<Ts>(args)...);
これは基本的にライブラリで許可されていることですが、より複雑なタスクを実行するように拡張することもできると思います。
実装
次に実装が登場しますが、それ自体は少し注意が必要なので、コメントを使用してコードを説明し、この投稿が長くなりすぎないようにします（おそらくすでにそうなっています）。
#include <type_traits>
#include <utility>
//===============================================================================
// META-FUNCTIONS FOR EXTRACTING THE n-th TYPE OF A PARAMETER PACK
// Declare primary template
template<int I, typename... Ts>
struct nth_type_of
{
};
// Base step
template<typename T, typename... Ts>
struct nth_type_of<0, T, Ts...>
{
using type = T;
};
// Induction step
template<int I, typename T, typename... Ts>
struct nth_type_of<I, T, Ts...>
{
using type = typename nth_type_of<I - 1, Ts...>::type;
};
// Helper meta-function for retrieving the first type in a parameter pack
template<typename... Ts>
struct first_type_of
{
using type = typename nth_type_of<0, Ts...>::type;
};
// Helper meta-function for retrieving the last type in a parameter pack
template<typename... Ts>
struct last_type_of
{
using type = typename nth_type_of<sizeof...(Ts) - 1, Ts...>::type;
};
//===============================================================================
// FUNCTIONS FOR EXTRACTING THE n-th VALUE OF AN ARGUMENT PACK
// Base step
template<int I, typename T, typename... Ts>
auto nth_value_of(T&& t, Ts&&... args) ->
typename std::enable_if<(I == 0), decltype(std::forward<T>(t))>::type
{
return std::forward<T>(t);
}
// Induction step
template<int I, typename T, typename... Ts>
auto nth_value_of(T&& t, Ts&&... args) ->
typename std::enable_if<(I > 0), decltype(
std::forward<typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type>(
std::declval<typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type>()
)
)>::type
{
using return_type = typename nth_type_of<I, T, Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<I - 1>((std::forward<Ts>(args))...));
}
// Helper function for retrieving the first value of an argument pack
template<typename... Ts>
auto first_value_of(Ts&&... args) ->
decltype(
std::forward<typename first_type_of<Ts...>::type>(
std::declval<typename first_type_of<Ts...>::type>()
)
)
{
using return_type = typename first_type_of<Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<0>((std::forward<Ts>(args))...));
}
// Helper function for retrieving the last value of an argument pack
template<typename... Ts>
auto last_value_of(Ts&&... args) ->
decltype(
std::forward<typename last_type_of<Ts...>::type>(
std::declval<typename last_type_of<Ts...>::type>()
)
)
{
using return_type = typename last_type_of<Ts...>::type;
return std::forward<return_type>(nth_value_of<sizeof...(Ts) - 1>((std::forward<Ts>(args))...));
}
//===============================================================================
// METAFUNCTION FOR COMPUTING THE UNDERLYING TYPE OF HOMOGENEOUS PARAMETER PACKS
// Used as the underlying type of non-homogeneous parameter packs
struct null_type
{
};
// Declare primary template
template<typename... Ts>
struct homogeneous_type;
// Base step
template<typename T>
struct homogeneous_type<T>
{
using type = T;
static const bool isHomogeneous = true;
};
// Induction step
template<typename T, typename... Ts>
struct homogeneous_type<T, Ts...>
{
// The underlying type of the tail of the parameter pack
using type_of_remaining_parameters = typename homogeneous_type<Ts...>::type;
// True if each parameter in the pack has the same type
static const bool isHomogeneous = std::is_same<T, type_of_remaining_parameters>::value;
// If isHomogeneous is "false", the underlying type is the fictitious null_type
using type = typename std::conditional<isHomogeneous, T, null_type>::type;
};
// Meta-function to determine if a parameter pack is homogeneous
template<typename... Ts>
struct is_homogeneous_pack
{
static const bool value = homogeneous_type<Ts...>::isHomogeneous;
};
//===============================================================================
// META-FUNCTIONS FOR CREATING INDEX LISTS
// The structure that encapsulates index lists
template <unsigned... Is>
struct index_list
{
};
// Collects internal details for generating index ranges [MIN, MAX)
namespace detail
{
// Declare primary template for index range builder
template <unsigned MIN, unsigned N, unsigned... Is>
struct range_builder;
// Base step
template <unsigned MIN, unsigned... Is>
struct range_builder<MIN, MIN, Is...>
{
typedef index_list<Is...> type;
};
// Induction step
template <unsigned MIN, unsigned N, unsigned... Is>
struct range_builder : public range_builder<MIN, N - 1, N - 1, Is...>
{
};
}
// Meta-function that returns a [MIN, MAX) index range
template<unsigned MIN, unsigned MAX>
using index_range = typename detail::range_builder<MIN, MAX>::type;
//===============================================================================
// CLASSES AND FUNCTIONS FOR REALIZING LOOPS ON ARGUMENT PACKS
// Implementation inspired by @jogojapan's answer to this question:
// http://stackoverflow.com/questions/14089637/return-several-arguments-for-another-function-by-a-single-function
// Collects internal details for implementing functor invocation
namespace detail
{
// Functor invocation is realized through variadic inheritance.
// The constructor of each base class invokes an input functor.
// An functor invoker for an argument pack has one base class
// for each argument in the pack
// Realizes the invocation of the functor for one parameter
template<unsigned I, typename T>
struct invoker_base
{
template<typename F, typename U>
invoker_base(F&& f, U&& u) { f(u); }
};
// Necessary because a class cannot inherit the same class twice
template<unsigned I, typename T>
struct indexed_type
{
static const unsigned int index = I;
using type = T;
};
// The functor invoker: inherits from a list of base classes.
// The constructor of each of these classes invokes the input
// functor with one of the arguments in the pack.
template<typename... Ts>
struct invoker : public invoker_base<Ts::index, typename Ts::type>...
{
template<typename F, typename... Us>
invoker(F&& f, Us&&... args)
:
invoker_base<Ts::index, typename Ts::type>(std::forward<F>(f), std::forward<Us>(args))...
{
}
};
}
// The functor provided in the first argument is invoked for each
// argument in the pack whose index is contained in the index list
// specified in the second argument
template<typename F, unsigned... Is, typename... Ts>
void for_each_in_arg_pack_subset(F&& f, index_list<Is...> const& i, Ts&&... args)
{
// Constructors of invoker's sub-objects will invoke the functor.
// Note that argument types must be paired with numbers because the
// implementation is based on inheritance, and one class cannot
// inherit the same base class twice.
detail::invoker<detail::indexed_type<Is, typename nth_type_of<Is, Ts...>::type>...> invoker(
f,
(nth_value_of<Is>(std::forward<Ts>(args)...))...
);
}
// The functor provided in the first argument is invoked for each
// argument in the pack
template<typename F, typename... Ts>
void for_each_in_arg_pack(F&& f, Ts&&... args)
{
for_each_in_arg_pack_subset(f, index_range<0, sizeof...(Ts)>(), std::forward<Ts>(args)...);
}
// The functor provided in the first argument is given in input the
// arguments in whose index is contained in the index list specified
// as the second argument.
template<typename F, unsigned... Is, typename... Ts>
void forward_subpack(F&& f, index_list<Is...> const& i, Ts&&... args)
{
f((nth_value_of<Is>(std::forward<Ts>(args)...))...);
}
// The functor provided in the first argument is given in input all the
// arguments in the pack.
template<typename F, typename... Ts>
void forward_pack(F&& f, Ts&&... args)
{
f(std::forward<Ts>(args)...);
}
結論
もちろん、私はこの質問に自分自身の答えを提供しましたが（そして実際にはこの事実のために）、「関連作品」セクションで言及されたものとは別に、私が見逃した代替またはより良い解決策が存在するかどうかを聞きたいです質問の。