一，什么是可變參數(shù)模板

什么是可變？
可變就是可以不同?？勺儏?shù)，即：參數(shù)類型可變，參數(shù)個(gè)數(shù)可變。

• C++11之前，類模板和函數(shù)模板中只能包含固定數(shù)量的模板參數(shù)。
• C++11新增了可變參數(shù)模板，讓我們可以對(duì)模板的參數(shù)高度泛化，即：可以直接傳一個(gè)參數(shù)包給模板參數(shù)，這個(gè)參數(shù)包可以接受任意數(shù)量和任意類型的參數(shù)。

二，基本語法

使用 typename... 或 class... 聲明模板參數(shù)包，...就代表是一個(gè)參數(shù)包：

template<typename T, typename... Args>
void myFunc(T first, Args... rest) { /*...*/ } // 使用模板的參數(shù)包

• Args 是模板的類型參數(shù)包，表示接收一組類型
• Args... rest 是函數(shù)參數(shù)包，表示使用Args類型，接收一組參數(shù)（后面要跟...）。它將模板參數(shù)包展開為一組函數(shù)參數(shù)
• Args只是參數(shù)包的名字，可以取其他名字
• 參數(shù)包代表可接收0個(gè)或多個(gè)參數(shù)

三，可變參數(shù)模板的使用

參數(shù)包作為整體

我們?cè)谑褂脮r(shí)，可以往myFunc里傳入不同個(gè)數(shù)和不同類型的參數(shù)。
編譯器在編譯的過程中，根據(jù)myFunc傳入的不同參數(shù)，實(shí)例化出帶有不同參數(shù)的myFunc函數(shù)
示例：

template<class ...Args>
void Myfunc(Args...args)
{
	cout << sizeof...(args) << endl;
}
int main()
{
	int x1 = 1;
	double x2 = 2.2;
	std::string s1 = "hello world";
	Myfunc(x1);  // 輸出：1
	Myfunc(x1, x2);  // 輸出：2
	Myfunc(x1, x2, s1);  // 輸出：3
	return 0;
}

說明：

• 可以理解為，在編譯的時(shí)候，編譯器根據(jù)傳入的不同參數(shù)的Myfunc實(shí)例化出了三個(gè)：Myfunc(int x1)、Myfunc(int x1, int x2)、Myfunc(int x1, int x2, string s1)
• sizeof...(args)：sizeof...是一個(gè)整體運(yùn)算符，用來求函數(shù)參數(shù)包中參數(shù)的個(gè)數(shù)，這里的args就是一個(gè)整體，即：一組參數(shù)。

包展開

對(duì)于一個(gè)參數(shù)包，我們可以把他當(dāng)做一個(gè)整體進(jìn)行使用，如上面的sizeof...(args)，我們就是直接把args當(dāng)一個(gè)整體進(jìn)行使用。

如果我們想要拿到里面的每一個(gè)參數(shù)就需要用到包展開。直接將參數(shù)包依次展開依次作為實(shí)參給?個(gè)函數(shù)去處理。
【注意，參數(shù)包可不能args[i]這樣下標(biāo)訪問使用。因?yàn)椋簠?shù)包是在編譯時(shí)就確定的一組參數(shù)。在編譯時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)具體的模板實(shí)例化來處理參數(shù)包，而不像數(shù)組那樣在運(yùn)行時(shí)存在于內(nèi)存中】

錯(cuò)誤示范1（不能args[i]）

假設(shè)你想打印出函數(shù)參數(shù)包里面的所有參數(shù)。

template<class ...Args>
void Print(Args...args)
{
	cout << args... << endl;
}

你這樣肯定不行，會(huì)報(bào)錯(cuò)：“args”: 未聲明的標(biāo)識(shí)符。因?yàn)閰?shù)列表里面args在編譯時(shí)早就被具體實(shí)例化成了有具體類型的函數(shù)了，如Print(1.1, 2)就被實(shí)例化成：Print(double x1, int x2);

普通一次展開

在使用遞歸展開的時(shí)候，我們先來看一個(gè)簡(jiǎn)單的展開：

template<class T1, class T2, class...Args>
void ShowList(T1 x1, T2 x2, Args...args)
{
	cout << x1 << endl;
	cout << x2 << endl;
	cout << sizeof...(args) << endl;
}
int main()
{
	ShowList(1, 2.2, 3.3, "hello world");
	return 0;
}

輸出結(jié)果：

在這里，我們傳入一組參數(shù)，其中1、2.2分別給了x1和x2，后面的3.3和"hello world"被打包給了args

遞歸展開

寫法三大要點(diǎn)：

• 遞歸終止函數(shù)
• 遞歸的包展開函數(shù)，參數(shù)列表為：(單個(gè)參數(shù)，參數(shù)包)【這樣原來傳入的參數(shù)包，第一個(gè)參數(shù)會(huì)被提出來，第2 - n個(gè)參數(shù)會(huì)被作為新參數(shù)包】。然后在這個(gè)函數(shù)內(nèi)，就可以對(duì)這個(gè)提出來的參數(shù)進(jìn)行操作
• 外殼函數(shù)，即：在遞歸函數(shù)外面封一層，用于把參數(shù)包傳給遞歸包展開函數(shù)

示例：
Print 打印出函數(shù)參數(shù)包里面的所有參數(shù)

// 遞歸終止函數(shù)：當(dāng)參數(shù)列表為空時(shí)匹配這個(gè)函數(shù)
void ShowList()
{
	cout << endl;
}
// 遞歸包展開函數(shù)
template<class T, class...Args>
void ShowList(T x, Args...args)
{
	cout << x << " "; // 打印被展開的單個(gè)參數(shù)
	ShowList(args...);
}
template<class...Args>
void Print(Args... args)
{
	ShowList(args...);
}
int main()
{
	Print(1, string("xxxxx"), 2.2);
	return 0;
}

• args...：...是包展開操作符
• 在調(diào)用到ShowList的時(shí)候：最少傳入一個(gè)參數(shù)（因?yàn)橛袀€(gè) T x）
• 當(dāng)沒有參數(shù)傳入的時(shí)候，就會(huì)匹配到ShowList()結(jié)束

運(yùn)行結(jié)果：

1 xxxxx 2.2

具體編譯時(shí)實(shí)例化理解圖：

當(dāng)然也可以編寫有參的結(jié)束函數(shù)：

//遞歸終止函數(shù)
template<class T>
void ShowList(T x)
{
	cout << x << endl;
}

當(dāng)ShowList參數(shù)個(gè)數(shù)為1的時(shí)候編譯器會(huì)找最匹配的，也就是調(diào)到這個(gè)ShowList(T x)，然后執(zhí)行完以后，ShowList(T x)里面沒有再調(diào)用ShowList于是完成終止

錯(cuò)誤示范2（if運(yùn)行時(shí)判斷）

那在遞歸函數(shù)里面，利用sizeof...(args) == 0來終止可以嗎？
答案是不可以?。?！

template<class T, class ...Args>
void ShowList(T value, Args... args)
{
	cout << value << " "; //打印傳入的若干參數(shù)中的第一個(gè)參數(shù)
	if (sizeof...(args) == 0)
	{
		return;
	}
	ShowList(args...);    //將剩下參數(shù)繼續(xù)向下傳
}
int main()
{
	ShowList(1, 2.2, 3.3, "hello world");
	return 0;
}

報(bào)錯(cuò)：“ShowList”: 未找到匹配的重載函數(shù)

為什么 if (sizeof...(args) == 0) 無法終止遞歸（以下內(nèi)容由AI生成）：

1. sizeof...(args) 是編譯期常量，但 if 是運(yùn)行時(shí)判斷

• sizeof...(args) 的值在編譯時(shí)就已經(jīng)確定（比如 args 有 3 個(gè)參數(shù)時(shí)，sizeof...(args) 就是 3）。
• 但 if (sizeof...(args) == 0) 這個(gè) if 語句本身是運(yùn)行時(shí)執(zhí)行的，編譯器仍然會(huì) 生成所有分支的代碼，包括 ShowList(args...) 的調(diào)用。

2. 編譯器必須實(shí)例化 ShowList(args...)
即使 if 條件在運(yùn)行時(shí)是 false，編譯器仍然要 確保 ShowList(args...) 的調(diào)用是合法的，因?yàn)椋?/p>

• C++ 的模板實(shí)例化規(guī)則要求 所有可能調(diào)用的模板函數(shù)都必須有定義。
• 即使 if 條件保證 ShowList(args...) 不會(huì)執(zhí)行，編譯器仍然會(huì) 嘗試實(shí)例化它。

3. 當(dāng) args... 為空時(shí)，ShowList() 無匹配版本

• 當(dāng)遞歸到最后一步，args... 為空時(shí)，ShowList(args...) 就變成了 ShowList()。
• 但代碼 沒有定義 ShowList() 這個(gè)無參數(shù)版本，我們的ShowList(T value, Args... args)，args可以為空，但是value必須給。所以編譯器報(bào)錯(cuò)： error: no matching function for call to 'ShowList()'

解決方法：

方法1 ： 像之前介紹的一樣，額外寫第一個(gè)終止函數(shù)。

if constexpr 編譯時(shí)判斷解決問題

方法 2：用 if constexpr（C++17 編譯時(shí)判斷）【已驗(yàn)證有效】

template<class T, class... Args>
void ShowList(T value, Args... args) {
    cout << value << " ";
    if constexpr (sizeof...(args) > 0) {  // 編譯時(shí)判斷
        ShowList(args...);               // 僅在 args 非空時(shí)實(shí)例化
    }
    // 否則自動(dòng)終止
}

• if constexpr 是編譯期判斷，不會(huì)生成無效的 ShowList() 調(diào)用。

非遞歸展開

示例：

template <class T>
const T& GetArg(const T& x) {
    cout << x << " ";  // 打印參數(shù)
    return x;          // 返回原參數(shù)（保證類型不變）
}
template <class ...Args>
void Arguments(Args... args) {}  // 空函數(shù)，僅用于接收展開后的參數(shù)包
template <class ...Args>
void Print(Args... args) {
    Arguments(GetArg(args)...);  // 關(guān)鍵：展開參數(shù)包并調(diào)用 GetArg 處理每個(gè)參數(shù)
}
int main()
{
    Print(1, 2.2, 3.3, "hello world");
    return 0;
}

• GetArg參數(shù)包展開及使用函數(shù)
  • GetArg(args)... ：...讓編譯器遍歷args的每一個(gè)參數(shù)，并對(duì) 每一個(gè)參數(shù) 調(diào)用 GetArg，相當(dāng)于： Arguments(GetArg(arg1), GetArg(arg2), ..., GetArg(argN));
  • GetArg必須要有返回值，用于讓Arguments 接收到參數(shù)
• Arguments 空函數(shù)
  • 僅用于 接收展開后的參數(shù)包，確保 GetArg(args)... 能正確展開。
  • 在 C++ 中，參數(shù)包展開GetArg(args)...必須發(fā)生在合法的上下文環(huán)境中，Arguments(GetArg(args)...) 提供的就是這樣一個(gè)上下文?！究梢岳斫鉃?，就需要一個(gè)能接受參數(shù)包的容器來接收GetArg(args)...的返回值】

到此這篇關(guān)于C++11可變參數(shù)模板的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++11可變參數(shù)模板內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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