浅析C++模板类型中的原样转发和可变参数的实现

今瑶200

原样转发的意义

前文我们实现了一个my_move函数，用来模拟stl的move操作，实现去引用的功能。其内部的原理就是通过remove_reference实现去引用操作。
有时我们也需要保留原类型的左值或者右值属性，进行原样转发，此时就要用forward实现转发功能。
我们先定义一个模板函数

1. template <typename F, typename T1, typename T2>
   
2. void flip1(F f, T1 t1, T2 t2)
   
3. {
   
4.     f(t2, t1);
   
5. }

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flip1内部调用了函数f
我们写一个函数测试

1. void ftemp(int v1, int &v2)
   
2. {
   
3.     cout << v1 << " " << ++v2 << endl;
   
4. }
   
5. void use_ftemp(){
   
6.     int j = 100;
   
7.     int i = 99;
   
8.     flip1(ftemp, j, 42);
   
9.     cout << "i is " << i << " j is " << j << endl;
   
10. }

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通过打印发现i和j的值没有变化，因为ftemp的v2参数虽然是引用，但是是flip1的形参t1的引用
t1只是形参，修改t1并不能影响外边的实参j。
想要达到修改实参的目的，需要将flip1的参数修改为引用，我们先实现修改后的版本flip2

1. template <typename F, typename T1, typename T2>
   
2. void flip2(F f, T1 &&t1, T2 &&t2)
   
3. {
   
4.     f(t2, t1);
   
5. }

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我们定义了一个flip2函数，t1和t2分别是右值引用类型。接下来用一个测试函数进行测试

1. int j = 100;
   
2. int i = 99;
   
3. flip2(ftemp, j, 42);
   
4. cout << "i is " << i << " j is " << j << endl;

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这次我们发现j被修改了，因为flip2的t1参数类型为T1的右值引用，当把实参j赋值给flip2时，T1变为int&,
t1的类型就是int& &&，通过折叠t1变为int&类型。这样t1就和实参j绑定了，在flip2内部修改t1，就达到了修改j的目的。
但是flip2同样存在一个问题，如果flip2的第一个参数f，如果f是一个接受右值引用参数的函数，会出现编译错误。
为说明这一点，我们实现一个接纳模板参数右值引用类型的函数

1. void gtemp(int &&i, int &j)
   
2. {
   
3.     cout << "i is " << i << " j is " << j << endl;
   
4. }

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此时如果我们将gtemp作为参数传递给flip2会报错

1. int j = 100;
   
2. int i = 99;
   
3. // flip2(gtemp, j, 42) 会报错
   
4. // 因为42作为右值纯递给flip2，t2会被折叠为int&类型
   
5. // t2传递给gtemp第一个参数时，int&&无法绑定int&类型
   
6. //flip2(gtemp, i, 42);
   
7. cout << "i is " << i << " j is " << j << endl;

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当我们将42传递给flip2第二个参数时，T2被实例化为int类型，t2就变为int && 类型，通过折叠t2变为int&类型。
t2作为参数传递给gtemp的第一个参数时会报错，

1. cannot bind rvalue reference of type ‘int&&’ to lvalue of type ‘int’

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因为t2是一个左值，右值无法绑定该左值。
解决的办法就是实现一个flip函数，内部实现对T2，T1类型的原样转发。

1. template <typename F, typename T1, typename T2>
   
2. void flip(F f, T1 &&t1, T2 &&t2)
   
3. {
   
4.     f(std::forward<T2>(t2), std::forward<T1>(t1));
   
5. }

复制代码

通过forward将t2类型转化为和T2类型一样的类型，也就是int的右值类型，接下来的调用就不会出问题了

1. void use_ftemp()
   
2. {
   
3.     int j = 100;
   
4.     int i = 99;
   
5.     flip(gtemp, i, 42);
   
6.     cout << "i is " << i << " j is " << j << endl;
   
7. }

复制代码

模板的可变参数

模板同样支持可变参数

1. //可变参数的函数模板
   
2. template <typename T>
   
3. ostream &print(ostream &os, const T &t)
   
4. {
   
5.     return os << t; //输出最后一个元素
   
6. }
   
7. template <typename T, typename... Args>
   
8. ostream &print(ostream &os, const T &t, const Args &...rest)
   
9. {
   
10.     os << t << ", ";
    
11.     return print(os, rest...);
    
12. }

复制代码

Args是可变的模板参数包， 然后再用Args定义rest变量，这是一个可变参数列表。
我们的模板函数print内部调用stl的print函数，通过对rest…实现展开操作。
调用过程可按如下的方式

1. void use_printtemp()
   
2. {
   
3.     int i = 100;
   
4.     string s = "hello zack!!!";
   
5.     print(cout, i, s, 42);
   
6. }

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第一次调用print实际是调用的可变参数的print，之后才调用没有可变参数的print函数。

总结

本文介绍了模板类型的原样转发，以及多模板参数列表的使用。
视频链接
源码链接
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