如何使用可变模板参数保存可变数量的参数

以下是我试图解决它的方法：

参数包可以重复展开，并保存每个参数。函数存储应该做到这一点。它使用一个（两次重载）辅助函数。

template<typename T>
void storeHelperFunction(void*& memory, T last) {
    *((T*)memory) = last;
    memory = (void*)((char*)memory + sizeof(T));
}
template<typename T, typename... Params>
void storeHelperFunction(void*& memory, T first, Params... rest) {
    storeHelperFunction(memory, first);
    storeHelperFunction(memory, rest...);
}
template<typename... Params>
void store(void* memory, Params... args) {
    // Copy of pointer to memory was done when passing it to this function
    storeHelperFunction(memory, args...);
}

函数存储获取一个指向内存的指针，其中应该保存可变数量的参数。

指针可以指向一些动态分配的内存，也可以指向大小等于sizeof...(Params)的结构。这种完全具有任何所需大小的结构都可以使用模板元编程来构建：

template <int N>
struct allocatorStruct {
    char byte1;
    allocatorStruct<N-1> next;
};
template <>
struct allocatorStruct<1> {};

我不知道标准是怎么说的，也不知道微软以外的其他编译器是如何编译的。但使用我的编译器，对于任何大于或等于1的N，（allocaterStruct）的大小都等于N。

因此，CCD_ 2具有与Params相同的大小。

创建与Params大小相同的东西的另一种方法是使用类型char [sizeof...(Params)]。这样做的缺点是，当您尝试将此数组作为参数传递时，编译器只传递指向此数组的指针。这就是为什么最好使用allocatorStruct<sizeof...(Params)>。

现在的主要想法是：

保存函数时，我们可以将其强制转换为：T (*)(allocatorStruct<sizeof...(Params)>)。当保存函数的参数时，我们可以将它们保存到类型为allocatorStruct<sizeof...(Params)>的结构中。

参数的大小相同。尽管函数指针与函数的类型有关，但所指向的函数将正确获取其数据。

至少我希望如此。根据调用约定，我预计传递的参数可能会被重新排序或出错，因为从左到右保存参数和从右到左传递参数之间存在差异。但事实并非如此。使用__cdecl调用约定时，只传递了第一个参数，而丢失了另一个参数。使用其他调用约定时，程序停止工作。

我没有花太多时间调试它并在内存中查找数据（在堆栈上）。这至少是正确的做法吗？

只需使用lambda表达式

// Some function.
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
auto lazyFunc = [] { return add(1, 2); };
std::cout << lazyFunc() << std::endl; // Evaluate function and output result.

如果您真的想创建一个使用可变模板只对函数求值一次（延迟）的类，您可以在以下代码中执行类似操作。

我还创建了这样的类，即不必每次参数更改时都创建一个新实例。我使用std::tuple来存储给定的参数，并与以前给定的参数进行比较。如果参数不同，则将重新评估函数。

函数是使用std::function包装器传递和存储的，所以我不必使用原始函数指针（当然）。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <utility>
#include <tuple>
template <typename T>
class LazyEvaluation {};
template <typename ReturnType, typename... Params>
class LazyEvaluation<ReturnType(Params...)> {
private:
    std::function<ReturnType(Params...)> func_;
    ReturnType result;
    std::tuple<Params...> oldParams; // Contains the previous arguments.
public:
    explicit LazyEvaluation(std::function<ReturnType(Params...)> func)
        : func_(std::move(func)) {}
    template <typename... Args>
    ReturnType operator() (Args&&... args) {
        auto newParams = std::make_tuple(std::forward<Args>(args)...);
        // Check if new arguments.
        if (newParams != oldParams) {
            result = func_(std::forward<Args>(args)...);
            oldParams = newParams;
            std::cout << "Function evaluated" << std::endl;
        }
        std::cout << "Returned result" << std::endl;
        return result;
    }
};
int main() {
    auto f = [] (int a, int b) {
        return a + b;
    };
    // Specify function type as template parameter.
    // E.g. ReturnType(Param1Type, Param2Type, ..., ParamNType)
    LazyEvaluation<int(int, int)> ld(f);
    std::cout << ld(1, 2) << std::endl;
    std::cout << ld(1, 2) << std::endl;
    std::cout << ld(3, 4) << std::endl;
}

输出：

Function evaluated
Returned result
3
Returned result
3
Function evaluated
Returned result
7

给定形成可变索引包的标准机制：

template <std::size_t... I> struct index_sequence {};
template <std::size_t N, std::size_t... I>
struct make_index_sequence : public make_index_sequence<N-1, N-1, I...> {};
template <std::size_t... I>
struct make_index_sequence<0, I...> : public index_sequence<I...> {};

以及使用未封装的元组参数调用函数：

template <typename Function, typename... Types, std::size_t... I>
auto apply_(Function&& f, const std::tuple<Types...>& t, index_sequence<I...>)
  -> decltype(std::forward<Function>(f)(std::get<I>(t)...)) {
  return std::forward<Function>(f)(std::get<I>(t)...);
}
template <typename Function, typename... Types>
auto apply(Function&& f, const std::tuple<Types...>& t)
  -> decltype(apply_(f, t, make_index_sequence<sizeof...(Types)>())) {
  return apply_(f, t, make_index_sequence<sizeof...(Types)>());
}

这相当简单：

template<typename Function, typename... Params>
class LazyEvaluation {
private:
  typedef decltype(std::declval<Function>()(std::declval<Params>()...)) result_type;
  // Function to be invoked later
  Function f;
  // Params for function f
  std::tuple<Params...> storedParams;
  mutable bool evaluated;
  union {
    std::aligned_storage<sizeof(result_type)> space;
    mutable result_type result;
  };
  // Method which can be called later to evaluate stored function with stored arguments
  void evaluate() const {
    // if not evaluated then evaluate
    if (! evaluated) {
      new (&result) result_type{apply(f, storedParams)};
      evaluated = true;
    }
  }
public:
  // Constructor remembers function pointer and parameters
  LazyEvaluation(Function f, Params... params)
    : f(std::move(f)),
      storedParams(std::move(params)...),
      evaluated(false)
  {}
  ~LazyEvaluation() {
    if (evaluated)
      result.~result_type();
  }
  operator result_type&() {
    evaluate();
    return result;
  }
  operator const result_type& () const {
    evaluate();
    return result;
  }
};
template <typename Function, typename... Params>
LazyEvaluation<Function, Params...>
make_lazy(Function&& f, Params&&... params) {
  return {std::forward<Function>(f), std::forward<Params>(params)...};
}

我使用了并集和放置new来存储计算结果，这样它就不需要是默认的可构造类型，还使用了一些mutable技巧，这样const LazyEvaluator就可以转换为非常数实例。