在已经模板可变参数的函数中传递可变参数

Passing variadic parameters in an already template-variadic function

本文关键字：参数 变参 函数      更新时间：2023-10-16

标题很糟糕，但我想不出更好的办法。随意更改它。

这是我目前正在处理的模板多维数组类。我正在尝试尽可能多地优化它：

#include <array>
template <typename T, std::size_t... Dimensions>
class multidimensional_array
{
public:
using value_type = T;
using size_type = std::size_t;
private:
template<typename = void>
static constexpr size_type multiply(void)
{
return 1u;
}
template<std::size_t First, std::size_t... Other>
static constexpr size_type multiply(void)
{
return First * multidimensional_array::multiply<Other...>();
}
public:
using container_type = std::array<value_type, multidimensional_array::multiply<Dimensions...>()>;
using reference = value_type &;
using const_reference = value_type const&;
using iterator = typename container_type::iterator;
private:
container_type m_data_array;
template<typename = void>
static constexpr size_type linearise(void)
{
return 0u;
}
template<std::size_t First, std::size_t... Other>
static constexpr size_type linearise(std::size_t index, std::size_t indexes...)
{
return multidimensional_array::multiply<Other...>()*index + multidimensional_array::linearise<Other...>(indexes);
}
public:
// Constructor
explicit multidimensional_array(const_reference value = value_type {})
{
multidimensional_array::fill(value);
}
// Accessors
reference operator()(std::size_t indexes...)
{
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes)];
}
const_reference operator()(std::size_t indexes...) const
{
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes)];
}
// Iterators
iterator begin()
{
return m_data_array.begin();
}
iterator end()
{
return m_data_array.end();
}
// Other
void fill(const_reference value)
{
m_data_array.fill(value);
}
};

我的主要功能是

int main(void)
{
multidimensional_array<int, 2u, 3u, 4u, 5u, 6u> foo;
int k = 0;
for (auto& s : foo)
s = k++;
//std::cout << foo(0u, 0u, 0u, 1u, 0u) << std::endl;
return 0;
}

上面的代码编译器没有警告/错误。不过，一旦我取消评论std::cout部分，我就会得到这个：

g++-7 -std=c++17 -o foo.o -c foo.cpp -Wall -Wextra -pedantic
foo.cpp: In instantiation of ‘multidimensional_array<T, Dimensions>::value_type& multidimensional_array<T, Dimensions>::operator()(std::size_t, ...) [with T = int; long unsigned int ...Dimensions = {2, 3, 4, 5, 6}; multidimensional_array<T, Dimensions>::reference = int&; multidimensional_array<T, Dimensions>::value_type = int; std::size_t = long unsigned int]’:
foo.cpp:99:37:   required from here
foo.cpp:60:72: error: no matching function for call to ‘multidimensional_array<int, 2, 3, 4, 5, 6>::linearise<2, 3, 4, 5, 6>(std::size_t&)’
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes)];
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~
foo.cpp:38:30: note: candidate: template<class> static constexpr multidimensional_array<T, Dimensions>::size_type multidimensional_array<T, Dimensions>::linearise() [with <template-parameter-2-1> = <template-parameter-1-1>; T = int; long unsigned int ...Dimensions = {2, 3, 4, 5, 6}]
static constexpr size_type linearise(void)
^~~~~~~~~
foo.cpp:38:30: note:   template argument deduction/substitution failed:
foo.cpp:60:72: error: wrong number of template arguments (5, should be at least 0)
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes)];
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~
foo.cpp:44:30: note: candidate: template<long unsigned int First, long unsigned int ...Other> static constexpr multidimensional_array<T, Dimensions>::size_type multidimensional_array<T, Dimensions>::linearise(std::size_t, std::size_t, ...) [with long unsigned int First = First; long unsigned int ...Other = {Other ...}; T = int; long unsigned int ...Dimensions = {2, 3, 4, 5, 6}]
static constexpr size_type linearise(std::size_t index, std::size_t indexes...)
^~~~~~~~~
foo.cpp:44:30: note:   template argument deduction/substitution failed:
foo.cpp:60:72: note:   candidate expects 2 arguments, 1 provided
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes)];
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~
Makefile:17: recipe for target 'foo.o' failed
make: *** [foo.o] Error 1

我现在知道为什么了。我的问题是，我如何修复linearise，以便它可以在不经过va_list等的情况下通过indexes？不幸的是，linearise已经是一个模板，可变参数函数，所以我不能在这方面使用可变参数模板恶作剧。

与前面的问题一样，问题是以下签名

template<std::size_t First, std::size_t... Other>
static constexpr size_type linearise(std::size_t index,
std::size_t indexes...)
reference operator()(std::size_t indexes...)
const_reference operator()(std::size_t indexes...) const

不是你的意思(indexesstd::size_t的可变参数列表(，但完全等同于

template<std::size_t First, std::size_t... Other>
static constexpr size_type linearise(std::size_t index,
std::size_t indexes,
...)
reference operator()(std::size_t indexes, ...)
const_reference operator()(std::size_t indexes, ...) const

其中indexes是单个std::size_t后跟 C 样式的可选参数序列。

一个简单的解决方案(您标记为 C++17，但从 C++11 开始可用(基于可变参数模板的使用。

通过示例，如下所示

template <std::size_t First, std::size_t ... Other, typename ... Ts>
static constexpr size_type linearise (std::size_t index,
Ts ... indexes)
{ return multidimensional_array::multiply<Other...>() * index
+ multidimensional_array::linearise<Other...>(indexes...); }
// Accessors
template <typename ... Ts>
reference operator() (Ts ... indexes)
{ return m_data_array[
multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes...)]; }
template <typename ... Ts>
const_reference operator() (Ts ... indexes) const
{ return m_data_array[
multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes...)]; }

以下是您的代码，可修改和可编译

#include <array>
#include <iostream>
template <typename T, std::size_t ... Dimensions>
class multidimensional_array
{
public:
using value_type = T;
using size_type  = std::size_t;
private:
template <typename = void>
static constexpr size_type multiply ()
{ return 1u; }
template <std::size_t First, std::size_t ... Other>
static constexpr size_type multiply(void)
{ return First * multidimensional_array::multiply<Other...>(); }
public:
using container_type  = std::array<value_type,
multidimensional_array::multiply<Dimensions...>()>;
using reference       = value_type &;
using const_reference = value_type const &;
using iterator        = typename container_type::iterator;
private:
container_type m_data_array;
template <typename = void>
static constexpr size_type linearise ()
{ return 0u; }
template <std::size_t First, std::size_t ... Other, typename ... Ts>
static constexpr size_type linearise (std::size_t index,
Ts ... indexes)
{ return multidimensional_array::multiply<Other...>() * index
+ multidimensional_array::linearise<Other...>(indexes...); }
public:
// Constructor
explicit multidimensional_array (const_reference value = value_type{})
{ multidimensional_array::fill(value); }
// Accessors
template <typename ... Ts>
reference operator() (Ts ... indexes)
{ return m_data_array[
multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes...)]; }
template <typename ... Ts>
const_reference operator() (Ts ... indexes) const
{ return m_data_array[
multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes...)]; }
// Iterators
iterator begin ()
{ return m_data_array.begin(); }
iterator end ()
{ return m_data_array.end(); }
// Other
void fill (const_reference value)
{ m_data_array.fill(value); }
};
int main ()
{
multidimensional_array<int, 2u, 3u, 4u, 5u, 6u> foo;
int k{ 0 };
for ( auto & s : foo )
s = k++;
std::cout << foo(0u, 0u, 0u, 1u, 0u) << std::endl;
}

奖金建议。

您标记了 C++17，以便您可以使用"折叠"。

因此，您可以替换几个multiply()模板函数

template <typename = void>
static constexpr size_type multiply ()
{ return 1u; }
template <std::size_t First, std::size_t ... Other>
static constexpr size_type multiply ()
{ return First * multidimensional_array::multiply<Other...>(); }

带有单个折叠的

template <std::size_t ... Sizes>
static constexpr size_type multiply ()
{ return ( 1U * ... * Sizes ); }

我的方法与此答案中的方法类似，不同之处在于我没有使用std::tuple来存储类型列表，而是定义自己的类型size_t_pack来存储size_t的(编译时(列表。

using std::size_t;
template<size_t... values>
struct size_t_pack{};
template<size_t first_value,size_t... rest_values>
struct size_t_pack<first_value,rest_values...>{
static constexpr size_t first=first_value;
using rest=size_t_pack<rest_values...>;
static constexpr size_t product=first*rest::product;
};
template<>struct size_t_pack<>{
static constexpr size_t product=1;
};

定义成员：first，rest(如果不是空(和product(因为不可能使用模板参数的模板专门化函数，据我所知，另一种选择是if constexpr并使类型支持检查empty(

这样，就很容易定义linearize函数：

template<class dimensions,class... SizeTs>
static constexpr size_type linearise(std::size_t index, SizeTs... indices)
{
using restDimensions=typename dimensions::rest;
return restDimensions::product *index + 
multidimensional_array::linearise<restDimensions>(indices...);
}

使用std::tuple来存储类型列表(SizeTs(也是可能的，尽管据我所知，结构部分专用化仍然是必需的。

您需要通过将operator()函数作为模板来使索引成为参数包，并在使用时通过稍后放置...来扩展参数包：

template <class... DimensionType>
const_reference operator()(DimensionType... indexes) const
{
return m_data_array[multidimensional_array::linearise<Dimensions...>(indexes...)];
}

请参见：参数包扩展

由于linearize()中的类似问题，代码仍然无法编译，但这可以让您走上正确的轨道。

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