C++ 11新特性之可变参数模板

概述

        随着C++ 11标准的发布，C++语言获得了许多强大的新特性，其中一项显著提升灵活性和实用性的创新便是可变参数模板。这一特性极大地扩展了模板在处理不定数量类型或值参数时的能力，为开发者提供了更为强大且灵活的泛型编程工具。

工作机制

        在C++ 11之前，模板参数的数量必须是固定的。这意味着，对于那些需要处理任意数量参数的情况，程序员不得不采用一些间接手段，比如：重载函数或模板特化。然而，可变参数模板允许编译时传递任意数量的类型或对象到模板中。

        学习C++的人应当对printf非常熟悉，printf的一个特点就是它的参数个数是可变的。而在C++ 11中，则允许模板的参数个数也是可变的。下面的示例代码是一个模板参数可变的函数模板，用于获取传入的参数的个数。

template
void function(Args... args)
{
    // ...
}

        在上面的示例代码中，Args...是一个类型参数包，它可以代表零个或多个未知类型的列表，函数function现在可以接受任意数量和类型的参数。

        可变参数模板的工作机制依赖于“参数包”和“展开工厂”的概念。参数包是一个包含零个或多个模板参数的集合，而在函数体内部，我们需要通过某种方式将参数包展开成独立的元素。为了处理这些参数，通常使用递归技术结合折叠表达式。比如：在实现类似printf的格式化输出功能时，可以通过递归地调用自身来处理每一个参数。

#include 
using namespace std;

template
void MyPrint(T first, Args... rest)
{
    cout << first;
    // 使用折叠表达式展开参数包
    (cout << ... << rest) << endl;
}

int main()
{
    MyPrint("Hello ");
    MyPrint("Hello ", "World");
    MyPrint("Hello ", "CSDN", "!");
    return 0;
}

应用场景

        在C++ 11标准库中，可变参数模板被广泛应用于各种组件的设计中，增强了容器类和算法的通用性。

        1、std::tuple：可以存储任意数量不同类型的数据。

        2、std::make_shared 和 std::make_unique：可以接收任意数量的初始化参数来创建智能指针。

        3、std::function：可以封装具有不同数量和类型的参数的可调用对象。

        4、我们还可以利用可变参数模板构建自己的实用工具，比如：创建一个可以接受任意类型和数量参数的日志记录函数，或者设计一个能够处理多种类型输入的数学函数等。

总结

        C++ 11中的可变参数模板大大增强了C++程序设计的灵活性，尤其在泛型编程领域提供了前所未有的便利。掌握这项技术不仅有助于提高代码复用性和抽象能力，还能更好地适应多变的软件需求。