C++ 可变参数模板

可变参数模板是C++11引入的特性，它能够创建可变数量参数的模板函数和模板类。这一特性让我们可以编写出更加灵活和通用的代码。

可能光这样子说，没有感觉，那就举一个简单的例子吧，假设现在有一个需求：

要编写一个函数，它可以接收任意数量的参数，并且参数类型只需要是cout能够显示的即可。 

从需求来看，传进函数的参数数量不固定，并且类型的顺序也不固定，我们不可能定义很多个打印函数来做到这个需求，因为组合的情况太多太多了。

这种情况下，用可变参数模板就可以解决这个问题。在后面的部分，我将用上面这个例子贯穿全文来说明可变参数模板，旨在说明可变参数模板这个技术。

一. 模板参数包和函数参数包

       C++11提供了一个用省略号(...)表示的元运算符，用这个运算符来表示模板参数包和函数参数包的标识符，模板参数包基本上是一个类型列表，函数参数包基本上是一个值列表，语法如下：

       模板参数包Args与任意数量(包括零)的类型匹配，函数参数包args所包含的值列表与模板参数包所含的类型列表(无论是类型还是数量)匹配。

上面那个打印函数参数的那个例子，我们可以声明为如下这样：

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

如果现在我们需要这样调用它：

show_list('I', "love", 2024);

• 模板参数包Args包含的类型就是：char、const char*、int。
• 函数参数包args对应包含的值就是：'I'、 "love"、2024。

二.展开参数包

那模板参数包和函数参数包的内容该如何访问呢？索引功能在这里无法使用，即不能使用类似于Args[1]来访问包中的第二个参数类型；

1. 递归方式访问

函数参数包的话，可以将省略号放在其右边(即：args...)，将参数包展开。采用递归的方式访问：对参数列表里的第一项进行处理，再将余下的内容传递给递归调用，直到列表为空。 

还是关于打印参数这个例子，看一下如何展开这个函数参数包并打印。和常规递归一样，确保递归终止很重要, 最后写出来的代码如下：

// 递归终止条件
void show_list() {};
 
template<typename T, typename... Args>
void show_list(T value, Args... args) {
   // 打印第一个参数，然后递归打印剩余参数
	cout << value << " ";
	show_list(args...);
};
 
void test01() {
	show_list('I', "love", 2024);
	return;
};

在上面的示例中，show_list函数使用了可变参数模板。当调用show_list函数时，它会递归地打印每个参数，直到没有剩余参数为止。 这里有一个技巧就是函数模板的头改为了：

template<typename T, typename... Args>
void show_list(T value, Args... args) {}

 show_list()的第一个实参决定了T和value的值，而其他实参决定了Args和args的值。这让函数能够对value进行处理；然后递归调用show_list()，并以args...的方式将其他实参传递给它。每一次递归调用处理一个值，并且传递缩短了的列表，直到列表为空为止：

1. 当调用了show_list('I', "love", 2024)，第一个实参会使得T为char,value为‘I’；另外两个类型(string和int)将放入Args包中，对应的另外两个实参将放入args包中。
2. 接下来show_list(args...):  考虑到args...的展开作用，这一步与如下代码等价：show_list("love", 2024)。至此参数列表减少了一项
3. 再按上述规则依次类推，直到参数列表为空为止。

最后函数调用过程就如下面这张图所示

2. 折叠表达式展开 

折叠表达式展开的方式是到了C++ 17才提供的，C++ 11是不支援的。折叠表达式示例如下：

template<typename... Args>
void show_list(const Args&... args) {
	(cout << ... << args)<<endl;
};

 但是打印时各个参数都粘在了一起，不好看。可以利用逗号表达式控制一下格式打印，如下所示：

template<typename... Args>
void show_list(const Args&... args) {
	(cout << ... << (cout<<args," ")) << endl;
};

3. 其他方式

还有其他的展开参数包的方式，不过这里就不多做介绍了，可以参考其他的博客：

 c++可变参数模板展开参数包_c++ 模板形参包的展开-CSDN博客