C++0x尝鲜：Variadic Function Templates（带变长参数的函数模板）

关于变长参数模板（Variadic Templates）

在C++0x之前，模板（包括类模板和函数模板）参数的个数和类型是固定不变的，而且都必须在定义时预先确定。在C++0x中，这一点得到了改善，模板（无论类模板还是函数模板）将具有指定任意个数任意类型参数的能力，这就是所谓的变长参数模板（Variadic Templates）。

下面我们就用代码说明带变长参数的函数模板。

C++代码

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void output(T&& value)
{
    cout << value << endl;
}
template<typename First, typename... Rest>
void output(First&& first, Rest&&... rest)
{
    cout << first << ",";
    output(forward<Rest>(rest)...);
}

template<typename T>
T sum(T&& value)
{
    return value;
}
template<typename First, typename Second, typename... Rest>
First sum(First&& first, Second&& second, Rest&&... rest)
{
    return sum(first + second, forward<Rest>(rest)...);
}

int main()
{
    double d = 2.3;
    output(42,"hello",d,'a');
    output("hello",d,'a');
    output(d,'a');
    output('a');
    output(sum(1), sum(1, 2), sum(1, 2, 3));
    return 0;
}

//42,hello,2.3,a
//hello,2.3,a
//2.3,a
//a
//1,3,6

代码说明

1. 代码中的 output 与 sum 是两个可接受变长参数的函数模板。
   output 函数接受一个及以上的参数，函数功能为输出各个参数的值。
   sum 函数同样接受一个及以上的参数，函数功能为计算各个参数的和。
   
2. 代码中output 函数有两个版本。
3. 参数只有一个时调用4～8行所定义的非递归版本，
   此版本参数个数固定，C++11之前即已合法。
4. 参数有两个及以上时调用9～14行所定义的递归版本，
   此版本参数个数可变，依赖C++11新增的语言特性。
5. 代码第9行模板参数列表中的 typename... Rest 部分被称作模板参数包
   实际调用时模板参数包 Rest  内将存放可变长部分各参数（第1个参数first之后的所有参数）的类型
   如第30行用 output(42,"hello",d,'a'); 调用时，Rest 的内容为(char*, double&, char)
6. 代码第10行函数参数列表中的 Rest&&... rest 部分被称作函数参数包
   实际调用时函数参数包 rest  内将存放可变长部分各参数（第1个参数first之后的所有参数）的值
   如第30行用 output(42,"hello",d,'a'); 调用时，rest 的内容为("hello",d,'a')
7. 代码第13行中的...被称为解包运算符，
   实际调用时解包运算符将把它之前的表达式（即forward<Rest>(rest)）作为模板来展开
   模板参数包Rest 以及函数参数包rest，展开之后所生成的各表达式将用逗号连接，
   如第30行用 output(42,"hello",d,'a'); 调用时，forward<Rest>(rest)... 将被展开为
   forward<char*>("hello"), forward<double&>(d), forward<char>('a')
8. 由以上分析可知
   递归版本的output函数输出第一个参数first的值以及逗号之后用剩余参数递归调用自身，
   非递归版本的output函数则只输出唯一一个参数value的值，不会输出逗号。
9. 第30行用 output(42,"hello",d,'a'); 调用时模拟运行结果如下
   output(42,"hello",d,'a')
   = 输出"42,“ 之后调用 output(forward<char*>("hello"), forward<double&>(d), forward<char>('a'))
   = 输出"42,“ 之后调用 output("hello", d, 'a')
   = 输出"42,hello,“ 之后调用 output(forward<double&>(d), forward<char>('a'))
   = 输出"42,hello,“ 之后调用 output(d, 'a')
   = 输出"42,hello,2.3,“ 之后调用 output(forward<char>('a'))
   = 输出"42,hello,2.3,“ 之后调用 output('a')
   = 输出"42,hello,2.3,a“
   注意最后一步调用非递归版本，因而没有输出逗号。
10. 与output 函数相类似，sum 函数同样有两个版本
    重复以上分析可知
    递归版本的sum 函数计算前两个参数first及second的和之后使用计算结果与剩余参数递归调用自身，
    非递归版本的sum 函数则返回唯一一个参数value的值。
    
11. 第34行用 sum(1,2,3); 调用时模拟运行结果如下
    sum(1,2,3)
    = sum(1+2, forward<int>(3))
    = sum(1+2, 3)
    = sum(1+2+3)
    = 1+2+3
    = 6