如何逆转变量模板函数的参数顺序？

Question

我有一个带有varargs模板参数的模板函数，如下所示

template<typename Args...>
void ascendingPrint(Args... args) { /* ... */ }

我想写

template<typename Args...>
void descendingPrint(Args... args) {
  /* implementation using ascendingPrint()? */
}

如何在传递parameter-pack args之前，在伪代码中反转parameter-packargs的顺序：

template<typename Args...>
void descendingPrint(Args... args) {
  ascendingPrint( reverse(args) );
}

Answer 1

下面是专用revert<>的递归实现

// forward decl
template<class ...Tn>
struct revert;

// recursion anchor
template<>
struct revert<>
{
    template<class ...Un>
    static void apply(Un const&... un)
    {
        ascendingPrint(un...);
    }
};

// recursion
template<class T, class ...Tn>
struct revert<T, Tn...> 
{
    template<class ...Un>
    static void apply(T const& t, Tn const&... tn, Un const&... un)
    {
        // bubble 1st parameter backwards
        revert<Tn...>::apply(tn..., t, un...);
    }
};

// using recursive function
template<class A, class ...An>
void descendingPrint(A const& a, An const&... an)
{
    revert<An...>::apply(an..., a);
}

它适用于gcc-4.6/7/8和clang，并且可能符合标准--唯一困难的部分是revert<Tn...>::apply(tn..., t, un...)的调用。

尽管它有一些缺点(正如递归经常有的那样)，它产生了大量的目标函数的模板实例化(代码膨胀)，并且没有使用完美的转发，这可能是一个问题(但是可以改进使用它)。

Answer 2

总体做法和使用

总体方法包括将参数封装到引用的std::tuple中，利用std::forward_as_tuple()的完美转发机制。

这意味着，在运行时，您应该在非常小的开销和没有不必要的复制/移动操作。此外，该框架不使用递归(除了编译时递归，这对于生成索引是不可避免的)，因此即使编译器无法成功地内联递归函数调用，也不存在运行时开销的风险(无论如何，这是不太可能的，因此这更像是一个学术论点)。

而且，这个解决方案是通用的，因为您可以使用它作为一个只使用头的库来调用您的函数，使用相反的参数和最小的工作量：descending_print()应该只是一个最小的、围绕ascending_print()的瘦包装器。

下面是它应该是什么样子：

MAKE_REVERT_CALLABLE(ascending_print)

template<typename... Args>
void descending_print(Args&&... args)
{
    revert_call(REVERT_ADAPTER(ascending_print), std::forward<Args>(args)...);
} 

下面是对实施情况的介绍。

第一步:恢复类型序列

以下是还原类型序列的简单方法：

#include <tuple>
#include <type_traits>

template<typename, typename>
struct append_to_type_seq { };

template<typename T, typename... Ts>
struct append_to_type_seq<T, std::tuple<Ts...>>
{
    using type = std::tuple<Ts..., T>;
};

template<typename... Ts>
struct revert_type_seq
{
    using type = std::tuple<>;
};

template<typename T, typename... Ts>
struct revert_type_seq<T, Ts...>
{
    using type = typename append_to_type_seq<
        T,
        typename revert_type_seq<Ts...>::type
        >::type;
};

小测试程序：

int main()
{
    static_assert(
        std::is_same<
            revert_type_seq<char, int, bool>::type,
            std::tuple<bool, int, char>
            >::value,
        "Error"
        );
}

和一个实例化。

第二步:恢复元组

下一步是恢复元组。考虑到通常的指数欺骗机器：

template <int... Is>
struct index_list { };

namespace detail
{
    template <int MIN, int N, int... Is>
    struct range_builder;

    template <int MIN, int... Is>
    struct range_builder<MIN, MIN, Is...>
    {
        typedef index_list<Is...> type;
    };

    template <int MIN, int N, int... Is>
    struct range_builder : public range_builder<MIN, N - 1, N - 1, Is...>
    { };
}

template<int MIN, int MAX>
using index_range = typename detail::range_builder<MIN, MAX>::type;

与上面定义的函数一起，元组可以很容易地以这样的方式恢复：

template<typename... Args, int... Is>
typename revert_type_seq<Args...>::type
revert_tuple(std::tuple<Args...> t, index_list<Is...>)
{
    using reverted_tuple = typename revert_type_seq<Args...>::type;

    // Forwarding machinery that handles both lvalues and rvalues...
    auto rt = std::forward_as_tuple(
            std::forward<
                typename std::conditional<
                    std::is_lvalue_reference<
                        typename std::tuple_element<Is, reverted_tuple>::type
                        >::value,
                    typename std::tuple_element<Is, reverted_tuple>::type,
                    typename std::remove_reference<
                        typename std::tuple_element<Is, reverted_tuple>::type
                        >::type
                    >::type
                >(std::get<sizeof...(Args) - Is - 1>(t))...
        );

    return rt;
}

template<typename... Args>
typename revert_type_seq<Args...>::type
revert_tuple(std::tuple<Args...> t)
{
    return revert_tuple(t, index_range<0, sizeof...(Args)>());
}

下面是一个简单的测试程序：

#include <iostream>

int main()
{
    std::tuple<int, int, char> t(42, 1729, 'c');
    auto rt = revert_tuple(t);

    std::cout << std::get<0>(rt) << " "; // Prints c
    std::cout << std::get<1>(rt) << " "; // Prints 1729
    std::cout << std::get<2>(rt) << " "; // Prints 42
}

这是一个实例化。

第三步:恢复函数的参数

最后一步是在调用目标函数时解压缩元组。下面是另一个通用实用程序，可以节省几行代码：

template<typename... Args>
typename revert_type_seq<Args...>::type
make_revert(Args&&... args)
{
    auto t = std::forward_as_tuple(std::forward<Args>(args)...);
    return revert_tuple(t);
}

上面的函数创建一个元组，其元素是提供的参数，但顺序相反。我们尚未准备好确定我们的目标：

template<typename T>
void ascending_print(T&& t)
{
    std::cout << std::forward<T>(t) << " ";
}

template<typename T, typename... Args>
void ascending_print(T&& t, Args&&... args)
{
    ascending_print(std::forward<T>(t));
    ascending_print(std::forward<Args>(args)...);
}

上述函数输出所提供的所有参数。下面是我们如何编写descending_print()的方法

template<typename T, int... Is>
void call_ascending_print(T&& t, index_list<Is...>)
{
    ascending_print(std::get<Is>(std::forward<T>(t))...);
}

template<typename... Args>
void descending_print(Args&&... args) {
    call_ascending_print(make_revert(std::forward<Args>(args)...),
         index_range<0, sizeof...(Args)>());
}

再来一个简单的测试用例：

int main()
{
    ascending_print(42, 3.14, "Hello, World!");
    std::cout << std::endl;
    descending_print(42, 3.14, "Hello, World!");
}

当然还有实例化。

最后一步:简化

上面的解决方案可能并不容易理解，但它可以变得简单易用，而且相当灵活。给定几个通用函数：

template<typename F, typename... Args, int... Is>
void revert_call(F&& f, index_list<Is...>, Args&&... args)
{
    auto rt = make_revert(std::forward<Args>(args)...);
    f(std::get<Is>(rt)...);
}

template<typename F, typename... Args>
void revert_call(F&& f, Args&&... args)
{
    revert_call(f, index_range<0, sizeof...(Args)>(), 
                std::forward<Args>(args)...);
}

还有几个宏定义(对不起，我找不到为函数模板创建重载设置的方法)：

#define MAKE_REVERT_CALLABLE(func) \
    struct revert_caller_ ## func \
    { \
        template<typename... Args> void operator () (Args&&... args) \
        { func(std::forward<Args>(args)...); } \
    };

#define REVERT_ADAPTER(func) \
    revert_caller_ ## func()

将任何函数调整为以反向顺序调用参数变得非常容易：

MAKE_REVERT_CALLABLE(ascending_print)

template<typename... Args>
void descending_print(Args&&... args)
{
    revert_call(REVERT_ADAPTER(ascending_print), std::forward<Args>(args)...);
}

int main()
{
    ascending_print(42, 3.14, "Hello, World!");
    std::cout << std::endl;
    descending_print(42, 3.14, "Hello, World!");
}

和往常一样，总结一下实例化。

Answer 3

我认为，你可以推翻你的逻辑，而不是颠倒论点！例如，反转对参数的操作。

template <typename T>
void ascendingPrint(const T& x)
{
    cout << x << " ";
}

template<typename T, typename ... Args>
void ascendingPrint(const T& t, Args... args)
{
    ascendingPrint(t);                   // First print `t`
    ascendingPrint(args...);             // Then print others `args...`
}

template <typename T>
void descendingPrint(const T& x)
{
    cout << x << " ";
}

template<typename T, typename ... Args>
void descendingPrint(const T& t, Args... args)
{
    descendingPrint(args...);            // First print others `args...`
    descendingPrint(t);                  // Then print `t`
}

然后

int main()
{
    ascendingPrint(1, 2, 3, 4);
    cout << endl;
    descendingPrint(1, 2, 3, 4);
}

输出

1 2 3 4 
4 3 2 1