C++ 使用模板元编程生成函数

Question

如何使用模板元编程生成函数。我想做的是有一堆功能基本上做同样的事情：

Type1 fun1(int arg1, int arg2) {
  Type1 newType1 = {};
  newType1.arg1 = arg1;
  newType1.arg2 = arg2;

  return newType1;
}

Type2 fun2(int arg1, int arg2, int arg3, bool arg4) {
  Type2 newType2 = {};
  newType2.arg1 = arg1;
  newType2.arg2 = arg2;
  newType2.arg3 = arg3;
  newType2.arg4 = arg4;

  return newType2;
}

所以基本上我不想自己编写所有这些函数，例如我想说我想要一个函数 fun1 接受两个 int 参数并使用模板将它们分配给 Type1 的新对象但是如何？

我的想法是有一个模板函数，它接受一个类型（这里是 Type1 或 Type2）和指向这些类型成员的指针，所以我唯一要做的就是为模板提供指向-成员并生成接受相应类型参数的函数。

Answer 1

这是一个c++17答案：

template<auto PMem>
struct member_type {};
template<class T, class M, M(T::*ptr)>
struct member_type<ptr> { using type=M; };
template<auto PMem>
using member_type_t=typename member_type<PMem>::type;

template<class T, auto...PMem>
T func( member_type_t<PMem>... args ) {
  T retval = {};
  ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
  return retval;
}

测试代码：

struct Bob {
  int x,y;
};

int main() {
    Bob b = func<Bob, &Bob::x, &Bob::y>( 2, 3 );
    (void)b;
}

live example.

不匹配类型也可以完美转发。这有它不起作用的缺点：

struct A {
  int x, y;
};
struct B {
  A one, two;
};
B func<B, &B::one, &B::two>( {1,2}, {3,4} );

但它确实消除了上面的一些样板文件，并且它可以消除每个成员字段的冗余移动。

为此，只需完全删除 member_type 助手：

template<class T, auto...PMem, class...Args>
T func( Args&&... args ) {
  T retval = {};
  ( ((retval.*PMem) = std::forward<Args>(args)), ... );
  return retval;
}

在 c++17 之外做这件事很痛苦。您缺少 auto 参数和 ... 语句扩展。第二个相对容易使用一些样板来解决，但是第一个使您想要的语法基本上不可能；您可能会减少使用宏。

如果您不想要 <> 语法：

template<class T, auto...PMem>
constexpr auto make_func() {
  return +[]( member_type_t<PMem>... args )->T {
    T retval = {};
    ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
    return retval;
  };
}

struct Bob {
  int x,y;
};

constexpr auto* func = make_func<Bob, &Bob::x, &Bob::y>();

Live example.

除了重载不可用外，constexpr 函数指针应该与函数几乎没有区别。

在 MSVC 中，您可能必须像这样消除函数指针类型的歧义：

template<class T, auto...PMem>
using func_t = T(*)(member_type_t<PMem>...);

template<class T, auto...PMem>
constexpr func_t<T, PMem...> make_func() {
  return []( member_type_t<PMem>... args )->T {
    T retval = {};
    ( ((retval.*PMem) = std::forward<member_type_t<PMem>>(args)), ... );
    return retval;
  };
}

Live example.

有时 MSVC 在具有多个不同调用约定选项的无状态 lambda 上存在一元运算符 + 问题。以上避免了这个问题，代价是一些样板文件。

C++ 使用模板元编程生成函数

C++ generate function with template metaprogramming

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