c++ - 推导多个参数包

Question

背景

我正在尝试为纯模板单元测试库编写一些模板函数，特别是针对 Qt。

问题

在这个库中，我有一个可变参数模板，它接收可变数量的对象和仿函数(实际上是 Qt5 信号)，它们总是彼此相邻配对，如 QObject, signal, etc... 中所示。然后最好跟着可变数量的信号参数。

期望的解决方案

// implementation.h

template <typename T, typename U, typename... Sargs, typename... Fargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t,  void(T::*t_signal)(Fargs...), 
                             U* u,  void(U::*u_signal)(Fargs...), 
                             Sargs... sargs, 
                             Fargs... fargs) {...}

// client.cpp

test_signal_daisy_chain(object, &Object::signal1, 
                        object, &Object::signal2, 
                        object, &Object::signal3, 
                        1, 2, 3); // where the signals are defined as void(Object::*)(int, int, int)

在哪里Fargs...对应于 t_signal 中的两个参数和 u_signal以及传递给此函数进行测试的参数，以及 Sargs...对应于变量 QObject和信号成员函数 ( void(T::*)(Fargs...) ) 为了测试的明确目的而发出。

不出所料，由于“模板参数推导/替换失败”，我得到“没有匹配的函数”，我的 ClangCodeModel 插件警告我需要 6 个参数，但给出了 8 个。

工作(丑陋)的解决方案

// implementation.h
template <typename... Fargs>
struct wrapper
{
    template <typename T, typename U, typename... Sargs>
    void test_signal_daisy_chain(Fargs... fargs, 
                                 T* t,  void(T::*t_signal)(Fargs...), 
                                 U* u,  void(U::*u_signal)(Fargs...), 
                                 Sargs... sargs) {...}

// client.cpp

wrapper<int, int, int>::test_signal_daisy_chain(1, 2, 3, 
                                                object, &Object::signal1,
                                                object, &Object::signal2,
                                                object, &Object::signal3);

我不满足于必须在函数调用的开头和包装器模板类型参数中显式定义可变函数参数。事实上，我最初感到惊讶的是，不能仅仅因为它们要匹配仿函数的变量参数就可以推断出。我愿意使用包装器函数而不是包装器类，因为我已经设置了一个详细的命名空间，为了提供一个干净且用户友好的 API，我愿意弄乱它。

注意:信号参数可以是从基元到用户定义类型到 POD 结构到模板类的任何地方，所有的长度都是可变的。

编辑 1:c++11 是一项硬性要求，因此您可以在答案中保留 >c++11 功能，只要它们具有一些 c++ 11 解决方法，即 auto...很容易修复，auto myFunction = []() constexpr {...};更不用说了。如果使用 if constexpr而不是递归 template <std::size_t> helper 函数节省空间并提供更简洁、完整和面向 future 的答案，然后请选择您认为最好的标准。

Answer 1

最简单的做法是在一开始将参数打包成一个元组，并将元组传递给test_signal_daisy_chain_impl:

template < typename... Fargs, 
          typename T, typename... Sargs>
void test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & fargs, 
                                  T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Sargs &&... sargs)
{
    // apply unpacks the tuple
    std::apply([&](auto ...params) 
               {
                   (t->*t_signal)(params...);
               }, fargs);

    // Although packed into the tuple, the elements in
    // the tuple were not removed from the parameter list,
    // so we have to ignore a tail of the size of Fargs.
    if constexpr (sizeof...(Sargs) > sizeof...(Fargs))
       test_signal_daisy_chain_impl(fargs, std::forward<Sargs>(sargs)...);
}

// Get a tuple out of the last I parameters
template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
Ret get_last_n(T && t, Qargs && ...qargs)
{
    static_assert(I <= sizeof...(Qargs) + 1, 
                  "Not enough parameters to pass to the signal function");
    if constexpr(sizeof...(Qargs)+1  == I)
       return {std::forward<T>(t), std::forward<Qargs>(qargs)...};
    else
       return get_last_n<I, Ret>(std::forward<Qargs>(qargs)...);
}    

template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                             Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    if constexpr ((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0) {
        auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                                 std::forward<Qargs>(qargs)...);
        test_signal_daisy_chain_impl(fargs, t, t_signal, 
                                     std::forward<Qargs>(qargs)...);
    }
}

以及用法:

class Object {
public:
    void print_vec(const std::vector<int> & vec)
    {
        for (auto elem: vec) std::cout << elem << ", ";
    }
    void signal1(const std::vector<int> & vec) 
    { 
        std::cout << "signal1(";
        print_vec(vec);
        std::cout << ")\n";
    }
    void signal2(const std::vector<int> & vec) 
    { 
        std::cout << "signal2(";
        print_vec(vec);
        std::cout << ")\n";
    }
    void signal_int1(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int1(" << a << ", " << b << ")\n"; }
    void signal_int2(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int2(" << a << ", " << b << ")\n"; }
    void signal_int3(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int3(" << a << ", " << b << ")\n"; }
};

int main()
{
   Object object;
   test_signal_daisy_chain(&object, &Object::signal1,
                           &object, &Object::signal2 ,
                           std::vector{1,2,3});
   test_signal_daisy_chain(&object, &Object::signal_int1,
                           &object, &Object::signal_int2 ,
                           &object, &Object::signal_int3,
                           1,2);
}

---

编辑1

由于 C++11 是硬约束，因此有一个更丑陋的解决方案，基于相同的原则。必须实现 std::apply 和 std::make_index_sequence 之类的东西。使用重载代替 if constexpr(....) :

template <std::size_t ...I>
struct indexes
{
    using type = indexes;
};

template<std::size_t N, std::size_t ...I>
struct make_indexes
{
    using type_aux = typename std::conditional<
                    (N == sizeof...(I)),
                    indexes<I...>,
                    make_indexes<N, I..., sizeof...(I)>>::type;
    using type = typename type_aux::type;
};

template <typename Tuple, typename T, typename Method, std::size_t... I>
void apply_method_impl(
    Method t_signal, T* t, const Tuple& tup, indexes<I...>)
{
    return (t->*t_signal)(std::get<I>(tup)...);
}

template <typename Tuple, typename T, typename Method>
void apply_method(const Tuple & tup, T* t, Method t_signal)
{
      apply_method_impl(
        t_signal, t, tup,
        typename make_indexes<
             std::tuple_size<Tuple>::value>::type{});
}

template < typename... Fargs,  typename... Sargs>
typename std::enable_if<(sizeof...(Fargs) == sizeof...(Sargs)), void>::type 
test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & , 
                             Sargs &&...)
{}

template < typename... Fargs, 
          typename T, typename... Sargs>
void test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & fargs, 
                                  T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Sargs &&... sargs)
{
    apply_method(fargs, t, t_signal);

    // Although packed into the tuple, the elements in
    // the tuple were not removed from the parameter list,
    // so we have to ignore a tail of the size of Fargs.
    test_signal_daisy_chain_impl(fargs, std::forward<Sargs>(sargs)...);
}

// Get a tuple out of the last I parameters
template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
typename std::enable_if<sizeof...(Qargs)+1  == I, Ret>::type
get_last_n(T && t, Qargs && ...qargs)
{
    return Ret{std::forward<T>(t), std::forward<Qargs>(qargs)...};
}    

template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
typename std::enable_if<sizeof...(Qargs)+1  != I, Ret>::type
get_last_n(T && , Qargs && ...qargs)
{
    static_assert(I <= sizeof...(Qargs) + 1, "Not enough parameters to pass to the singal function");
    return get_last_n<I, Ret>(std::forward<Qargs>(qargs)...);
}    

template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                             Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                             std::forward<Qargs>(qargs)...);
    test_signal_daisy_chain_impl(fargs, t, t_signal, 
                                     std::forward<Qargs>(qargs)...);
}

---

编辑2

可以通过将所有参数存储在一个元组中来避免运行时递归。以下 test_signal_daisy_chain_flat() 正是这样做的，同时保留与 test_signal_daisy_chain() 相同的接口(interface):

template <typename Fargs, typename Pairs, std::size_t ...I>
void apply_pairs(Fargs && fargs, Pairs && pairs, const indexes<I...> &)
{
    int dummy[] = {
        (apply_method(std::forward<Fargs>(fargs),
                      std::get<I*2>(pairs),
                      std::get<I*2+1>(pairs)),
         0)...
    };
    (void)dummy;
}
template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain_flat(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                             std::forward<Qargs>(qargs)...);
    std::tuple<T*, void(T::*)(Fargs...), const Qargs&...> pairs{
        t, t_signal, qargs...};
    apply_pairs(fargs, pairs,
                typename make_indexes<(sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs))/2>
                ::type{});
}

注意事项:

1. 不断言参数对匹配。编译器根本无法编译(可能深度递归)。
2. 传递给函数的参数类型是从第一个函数的签名中推导出来的，而不管尾随参数的类型——尾随参数被转换为所需的类型。
3. 所有函数都必须具有相同的签名。