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Variadic Templates

折叠表达式

变参模板是一个强大的工具，它允许我们定义接受可变数量模板参数的类或函数。不过当我们需要实现递归的时候，需要写一些额外的代码，比如下面的求和函数： 

auto Sum() { return 0; }

template<typename T, typename... Ts>
auto Sum(T head, Ts... tail)
{
    return head + Sum(tail...);
}
使用折叠表达式，我们可以将上面的递归实现简化为一行： 
template<typename... Args>
auto Sum(Args... args)
{
    return (args + ... + 0);
}
折叠表达式有以下几个变种（以参数包 arg1, arg2, ..., argN 为例）：

  • 一元左折叠（unary left fold）：(... op args)，从左到右依次折叠，展开形式为 (((arg1 op arg2) op ...) op argN)
  • 一元右折叠（unary right fold）：(args op ...)，从右到左依次折叠，展开形式为 (arg1 op (... op (argN-1 op argN)))
  • 二元左折叠（binary left fold）：(init op ... op args)，从左到右依次折叠，展开形式为 (((init op arg1) op ...) op argN)
  • 二元右折叠（binary right fold）：(args op ... op init)，从右到左依次折叠，展开形式为 (arg1 op (... op (argN op init)))

其中 op 表示操作符，可以是以下操作符中的一个 + - * / % ^ & | = < > << >> += -= *= /= %= ^= &= |= <<= >>= == != <= >= && || , .* ->*。

当我们写 Sum(1, 2, 3) 时，编译器会将其展开为 (1 + (2 + (3 + 0)))，从而实现对可变参数的求和。

对于空的参数包，|| 的默认值是 false，&& 的默认值是 true，, 的默认值是 void()，其余运算符没有默认值。因此下面的 Sum() 实现不能一个参数都不传递。 

template<typename... Args>
auto Sum(Args... args)
{
    return (args + ...);
}
下面的函数会打印传入的各个参数。 
template<typename... Args>
void FoldPrint(Args &&...args)
{
    (std::cout << ... << std::forward<Args>(args)) << '\n';
}
但上述代码打印出的各参数之间没有分隔符。如果需要分隔符，可以借助 , 运算符，下面使用一元右折叠实现带分隔符的打印： 
template<typename... Args>
void FoldPrintWithComma(Args &&...args)
{
    ((std::cout << std::forward<Args>(args) << ", ") , ...) << '\n';
}
对于 , 而言，使用左折叠和右折叠对结果没有影响。

下面是依次 push_back 元素到 std::vector 的示例： 

template<typename T, typename... Args>
void PushBackVec(std::vector<T> &v, Args &&...args)
{
    (v.push_back(std::forward<Args>(args)), ...);
}

// example
std::vector<float> vf;
PushBackVec(vf, 10.5f, 0.7f, 1.1f, 0.89f);