可变参数模板展开为std::tuple

Question

我有一个过滤器类，它有两个模板参数：输入数量和输出数量。

template<int Ins, int Outs>
class Filter
{
    // implementation
};

有时我需要将多个过滤器串联起来，所以我想将它们包装在一个类中。

template<int... args>
class Chain
{
};

这样当我使用链时

Chain<5, 10, 25, 15> chain;

在Chain类中，it将args展开为元组，最终得到类似于这样的结果。

std::tuple<Filter<5, 10>, Fiter<10, 25>, Filter<25, 15>> filters;

有类似这样的可能吗？我对这些概念还比较陌生，无法理解。

- dominiktomicevic

Answer 1

我们可以用三行代码来完成这个操作，而且不需要递归：

template<int... args>
struct Chain
{
    // put args... into a constexpr array for indexing
    static constexpr int my_args[] = {args...};

    // undefined helper function that computes the desired type in the return type
    // For Is... = 0, 1, ..., N-2, Filter<my_args[Is], my_args[Is+1]>...
    // expands to Filter<my_args[0], my_args[1]>,
    //            Filter<my_args[1], my_args[2]>, ...,
    //            Filter<my_args[N-2], my_args[N-1]>

    template<size_t... Is>
    static std::tuple<Filter<my_args[Is], my_args[Is+1]>...>
                helper(std::index_sequence<Is...>);

    // and the result
    using tuple_type = decltype(helper(std::make_index_sequence<sizeof...(args) - 1>()));
};

Demo.

- T.C.

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好的解决方案，尽管我更喜欢一个更简洁的演示，比如这个。 - Marco A.

Answer 2

我们可以通过一些递归模板魔法来实现这个目标：

//helper class template which will handle the recursion
template <int... Args>
struct FiltersFor;

//a helper to get the type of concatenating two tuples
template <typename Tuple1, typename Tuple2>
using tuple_cat_t = decltype(std::tuple_cat(std::declval<Tuple1>(),
                                            std::declval<Tuple2>())); 

//pop off two ints from the pack, recurse
template <int Ins, int Outs, int... Others>
struct FiltersFor<Ins,Outs,Others...>
{
    //the type of concatenating a tuple of Filter<Ins,Outs> with the tuple from recursion
    using type = tuple_cat_t<std::tuple<Filter<Ins,Outs>>, 
                             typename FiltersFor<Outs,Others...>::type>;    
};

//base case, 1 int left
template <int Dummy>
struct FiltersFor<Dummy>
{
    using type = std::tuple<>;
};

//for completeness
template <>
struct FiltersFor<>
{
    using type = std::tuple<>;
};

//our front-end struct
template<int... args>
using Chain = typename FiltersFor<args...>::type;

另外，我们可以摆脱单个 int 和无 int 版本，并像这样定义主模板：

template <int... Args>
struct FiltersFor
{
    using type = std::tuple<>;
};

现在我们可以这样测试：

static_assert(std::is_same<Chain<1,2,3,4>, std::tuple<Filter<1,2>,Filter<2,3>,Filter<3,4>>>::value, "wat");
static_assert(std::is_same<Chain<1,2>, std::tuple<Filter<1,2>>>::value, "wat");
static_assert(std::is_same<Chain<>, std::tuple<>>::value, "wat");

演示

- TartanLlama

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对于 Chain<1,2,3,4>，输出应该是 std::tuple<Filter<1,2>,Filter<2,3>,Filter<3,4>>，而不是 std::tuple<Filter<1,2>,Filter<3,4>>。 - Piotr Skotnicki

@buttifulbuttefly 当然可以，但是我认为对不熟悉这些概念的 OP 来说，明确不同情况会更有帮助。不过我会把这个加到我的答案中，谢谢。 - TartanLlama

我最终在这个特定案例中使用了另一种解决方案，但这对于理解模板元编程的思考过程非常有帮助，谢谢！ - dominiktomicevic

Answer 3

我之前遇到过类似的问题，最终使用了一个接受 Filter<Ins1, Ins> 对象并构建一个 Filter<Ins1, Outs> 的类 Filter 运算符*。

template<int Ins, int Outs>
class Filter
{
    template <int Ins1>
    Filter<Ins1, Outs> operator*(const Filter<Ins1, Ins> &rhs) const
    {
    // implementation
    }
};

现在的问题是：你的过滤器是做什么的？是否可以进行组合（也许我有偏见，因为在我的上下文中，Filter是一个函数，而在我的情况下，operator* 是函数组合）

- marom