使用可变模板实现打字员替换操作

Question

我正在尝试为打字员的各种模板版本(受现代C++设计启发)实现一个现代C++设计元功能，到目前为止，我可以通过以下代码实现所需的结果：

template <typename... Elements> struct Typelist {};

//
// helper metafunction to set "Head" of typelist
//
template <typename TList, typename T> struct PushFrontT;

template <typename... Elements, typename T>
struct PushFrontT<Typelist<Elements...>, T> {
    using Result = Typelist<T, Elements...>;
};

//
// metafunction to replace all occurences of "T" with "U"
//
template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, U
    >::Result;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, Head
    >::Result;
};

它以Typelist<T1, T2, T3>的形式返回打字员(有效地将T类型的所有出现替换为目标类型U)。

现在的问题是，当我试图不使用helper元函数PushFrontT时，将以Typelist<T1, Typelist<T2, Typelist<T3, Typelist<>>>>的形式创建嵌套的打字员结构，这是不正确的(尽管用U替换了T的所有实例)。

错误版本的代码如下：

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<U,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<Head,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

基于我对各种模板的有限知识，我认为附加的Typelist是包装膨胀的副作用，但我不确定。

下面是一个检查上述代码的简单测试程序：

#include <type_traits>

int main () {
    using tlist = Typelist<int, char, int, double>;

    static_assert(
        std::is_same<
        typename ReplaceAll<tlist, int, long>::Result,
        Typelist<long, char, long, double>>::value,
        "Incorrect typelist!"
    );

    return(0);
}

简而言之，我的问题是，在不使用外部助手元功能(如Typelist)的情况下，如何摆脱过度嵌套的PushFrontT？

Answer 1

您可以简化您的代码，并使用

template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename ... Ts, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Ts...>, T, U>
{
    using Result = Typelist<std::conditional_t<std::is_same_v<Ts, T>, U, Ts>...>;
};

演示