在 C++ 中使用带有参数类型检查的可变参数模板在编译时获取函数的参数数量

Question

说我有一个 class:

template<typename... Types>
class Example
{
public:
    using types = std::tuple<Types...>;
    template<size_t N> using dim_type = std::tuple_element_t<N, types>;
};

并且我想实现一个依赖于元组元素的成员函数如下，目的是在编译期间访问参数的数量：

template<size_t N>
inline constexpr void do_stuff(const dim_type<N>& elems...)
{
    constexpr size_t size_stuff = sizeof...(elems); // <-- this is the end goal 
};

问题是 do_stuff() 的这种实现不会起作用。最终我希望该函数像这样工作：

Example<long,std::string> ex;
ex.do_stuff<0>(3);
ex.do_stuff<0>(5,6);
ex.do_stuff<1>("a","b","c","d");
ex.do_stuff<0>("a","b","c","d"); // <-- this line should not compile
ex.do_stuff<1>(1,"b"); // <-- nor should this one

在 do_stuff 内部我应该知道在编译时传递了多少参数。

一个可能的答案，但我遇到了问题：

我认为正确实现它需要使用可变参数模板，但是，我在使 std::enable_if 部分工作时遇到问题：

template<size_t N, typename... Args,
    std::enable_if_t<static_and<std::is_convertible_v<Args, dim_type<N>>...>::value>* = nullptr>
inline constexpr void do_stuff(const Args&... elems)
{
    constexpr size_t size_stuff = sizeof...(elems); // <-- this is the end goal 
};

其中 static_and 是：

template<bool Head, bool... Tail>
struct static_and {
    static constexpr bool value = Head && static_and<Tail...>::value;
};

template<bool Bool> struct static_and<Bool> {
    static constexpr bool value = Bool;
};

Answer 1

在我看来，正确的方法（一种可能的正确方法）是基于 static_and 的方法：参数的可变类型列表 Args SFINAE 检查可转换为正确的类型。

我提出以下版本static_and

template <bool ...>
struct static_and : public std::false_type
 { };

template <>
struct static_and<> : public std::true_type
 { };

template <bool ... Bs>
struct static_and<true, Bs...> : public static_and<Bs...>
 { };

和do_stuff()变成

   template <std::size_t I, typename ... Ts>
   inline constexpr auto do_stuff (Ts const & ... elems)
      -> std::enable_if_t<
            static_and<std::is_convertible<Ts, type_n<I>>::value...>::value>
    {
      // now the number of elems is sizeof...(elems) 
      // or sizeof...(Ts)
      std::cout << sizeof...(Ts) << std::endl;
    }

以下是一个完整的编译示例（在适当的时候会出现编译错误）

#include <tuple>
#include <iostream>
#include <type_traits>    

template <bool ...>
struct static_and : public std::false_type
 { };

template <>
struct static_and<> : public std::true_type
 { };

template <bool ... Bs>
struct static_and<true, Bs...> : public static_and<Bs...>
 { };

template <typename ... Types>
struct foo
 {
   using types = std::tuple<Types...>;

   static constexpr std::size_t num_types { sizeof...(Types) };

   template <std::size_t I>
   using type_n = std::tuple_element_t<I, types>;

   template <std::size_t I, typename ... Ts>
   inline constexpr auto do_stuff (Ts const & ... elems)
      -> std::enable_if_t<
            static_and<std::is_convertible<Ts, type_n<I>>::value...>::value>
    {
      // now the number of elems is sizeof...(elems) 
      // or sizeof...(Ts)
      std::cout << sizeof...(Ts) << std::endl;
    }
 };

int main ()
 {
   foo<long, std::string> ex;

   ex.do_stuff<0>(3);                     // compile; print 1
   ex.do_stuff<0>(5, 6);                  // compile; print 2
   ex.do_stuff<1>("a", "b", "c", "d");    // compile; print 4
   // ex.do_stuff<0>("a", "b", "c", "d"); //  compilation error
   // ex.do_stuff<1>(1, "b");             //  compilation error
 }

如果你可以使用 C++17，而不是 static_and，你可以简单地使用模板折叠

template <std::size_t I, typename ... Ts>
inline constexpr auto do_stuff (Ts const & ... elems)
   -> std::enable_if_t<(... && std::is_convertible<Ts, type_n<I>>::value)>
 {
   // now the number of elems is sizeof...(elems) 
   // or sizeof...(Ts)
   std::cout << sizeof...(Ts) << std::endl;
 }

如果在 C++14 中，您更喜欢 constexpr static_and() 函数而不是 struct，您可以按如下方式编写

template <bool ... Bs>
constexpr bool static_and ()
 {
   using unused = bool[];

   bool ret { true };

   (void) unused { true, ret &= Bs... };

   return ret;
 }

所以do_stuff()变成了

   template <std::size_t I, typename ... Ts>
   inline constexpr auto do_stuff (Ts const & ... elems)
      -> std::enable_if_t<
            static_and<std::is_convertible<Ts, type_n<I>>::value...>()>
    {
      // now the number of elems is sizeof...(elems) 
      // or sizeof...(Ts)
      std::cout << sizeof...(Ts) << std::endl;
    }

在 C++ 中使用带有参数类型检查的可变参数模板在编译时获取函数的参数数量

Getting the number of arguments to a function at compile-time using variadic templates with argument type check in c++

c++

sfinae

template-meta-programming

variadic-templates

c++14