【原】C++ 11 tuple & 可變參數模板

      C++ 11中引入的tuple是一個N元組。它相當於有N個成員的結構體，只不過這個結構體的成員都是匿名的。tuple中有兩個特殊的函數，一個是head()，用於擷取第一個成員的值，另一個是tail()，用於擷取剩下所有成員的值，tail()本身又是一個tuple。這樣，如果我們想取tuple中第二個成員的值，則可以先取tail()的值，再取tail()的head()的值。當然，這樣使用的話比較麻煩，所以C++ 11提供了get函數通過索引來擷取tuple中某個成員的值。另外，通過make_tuple可以很方便地構造一個tuple對象。有關tuple使用的例子可以參考下面的代碼。

1  tuple<int, char, string> tupInfo(10, 'A', "hello world");
2  int a = tupInfo.head();
3  int a2 = tupInfo.tail().head();
4  tuple<char, string> tupTail = tupInfo.tail();
5  int b = get<0>(tupInfo);
6  char c = get<1>(tupInfo);
7  string s = get<2>(tupInfo);
8  auto tupInfo2 = make_tuple(5, 'B', string("C++ 11"), 4.6);

      前面說過，tuple是一個N元組，而N的個數是沒有限制的，也就是說，tuple可以包含0個、1個、2個或更多的元素，每個元素的類型則通過模板參數指定。那麼，tuple是如何做到這些的呢？答案是可變參數模板。
      學習C++的人應當對printf函數都非常熟悉，printf的一個特點就是它的參數個數是可變的。而在C++ 11中，則允許模板的參數個數也是可變的。下面是一個模板參數可變的函數模板，用於擷取傳入的參數的個數。

1 template<typename... Args>
2 UINT GetParameterCount(Args... args)
3 {
4  return sizeof...(args);
5 }

      可以看到，可變參數模板使用typename再加...來表示模板參數包，使用Args再加...來表示函數參數包。上面代碼中的sizeof...專門用於擷取函數參數包中參數的個數，它的參數必須是一個函數參數包類型的對象。熟悉了可變參數模板的基本文法後，下面我們使用它來編寫一個Print函數，該函數的參數個數和類型都是可變的，它簡單地輸出傳入的各個參數的值，值之間用逗號進行分割，並在輸出最後一個參數的值後自動換行。

 1 template<typename T>
 2 void Print(T value)
 3 {
 4  cout << value << endl;
 5 }
 6 
 7 template<typename Head, typename... Rail>
 8 void Print(Head head, Rail... rail)
 9 {
10  cout << head << ",";
11  Print(rail...);
12 }
13 
14 int main(int argc, char *argv[])
15 {
16  Print(1);                  // 輸出：1
17  Print(1, "hello");         // 輸出：1,Hello
18  Print(1, "hello", 'H');    // 輸出：1,Hello,H
19  return 0;
20 }

       在上面的代碼中，我們先定義了一個只有一個模板參數的函數模板，它簡單地輸出傳入的參數的值。然後又定義了一個可變參數的函數模板，它輸出第一個參數的值，然後遞迴地調用自己。注意rail...這種寫法，它表示將函數參數包分割成一個一個的參數，並傳入Print中。這樣，函數參數包中的第一個參數傳遞給head，剩餘的參數又重新構成一個函數參數包傳遞給rail。當遞迴調用到函數參數包中只有一個參數時，則會調用只有一個模板參數的Print函數。
      理解了可變模板參數的使用原理後，我們再來編寫一個自己的Printf函數。

 1 void MyPrintf(const char *pszText)
 2 {
 3  assert(pszText != NULL);
 4 
 5  cout << pszText;
 6 }
 7 
 8 template<typename T, typename... Args>
 9 void MyPrintf(const char *pszText, T value, Args... args)
10 {
11  assert(pszText != NULL);
12 
13  while (*pszText)
14  {
15   if (*pszText == '%' && *++pszText != '%')
16   {
17    cout << value;
18    MyPrintf(++pszText, args...);
19    return;
20   }
21   cout << *pszText++;
22  }
23 }

      調用MyPrintf函數時的推理過程與Print的推理過程類似，這裡就不再贅述了。另外，如果想更深入地學習可變參數模板，還可以參閱tuple的原始碼，或者自己動手實現一個簡化版的tuple。

 

      介紹C++ 11新特性的文章列表：

          1、【原】C++ 11右值引用

          2、【原】C++ 11 Lambda運算式

          3、【原】C++ 11 auto & decltype
          4、【原】C++ 11完美轉寄

          5、【原】C++ 11文法甜點

          6、【原】C++ 11 tuple & 可變參數模板