匹配任何类型参数的 C++ 可变参数模板模板参数

Question

我想知道是否有可能编写一个模板函数，它可以将任何其他任意模板作为参数并正确匹配模板名称（即不仅仅是生成的类）。 我所知道的工作是这样的：

template<template<typename ...> class TemplateT, typename... TemplateP>
void f(const TemplateT<TemplateP...>& param);

例如，这将匹配f(std::vector<int>())或f(std::list<int>())但不适用于f(std::array<int, 3>()) ，因为第二个参数是size_t并且没有类型。

现在我想人们可以做一些疯狂的事情，比如：

template<template<typename ...> class TemplateT, size... Sizes, typename... TemplateP>
void f(const TemplateT<Sizes..., TemplateP...>& param);

希望编译器能够正确地将TemplateP省略号或Sizes省略号导出为空。 但它不仅丑陋，而且它仍然只适用于采用 types 或size_t参数的模板。 它仍然不会匹配任意模板，例如带有bool参数。

重载方法也是如此：

template<template<typename ...> class TemplateT, typename... TemplateP>
void f(const TemplateT<TemplateP...>& param);

template<template<typename ...> class TemplateT, size... Sizes>
void f(const TemplateT<Sizes...>& param);

此外，如果我们想混合使用size_t和typenames ，这种方法将不起作用。 因此，匹配任何内容所需的内容将是这样的，其中对省略号中允许的内容完全没有限制：

template<template<...> class TemplateT, ... Anything>
void f(const TemplateT<Anything...>& param);

该语法不起作用，但也许还有其他语法来定义这样的东西？

这主要是我想知道语言中有什么可能，认为它实际上可能有用，如果您有不同的模板，其中第一个参数总是固定的，并且您想根据返回类型更改它并保留其他所有内容. 像这样的东西：

template<
    template<typename ValueT, ...> class TemplateT,
    ... Anything,
    typename ValueT,
    typename ResultT = decltype(some_operation_on_value_t(std::declval<ValueT>())>
TemplateT<ResultT, Anything...> f(const TemplateT<ValueT, Anything...>& in);

那么，有什么方法可以使用模式匹配以完全通用的方式完成这项工作？

这不仅仅是一个思想实验，因为我遇到的用例是创建对容器进行操作的纯函数原语，并将隐式构造不可变的结果容器。 如果结果容器有不同的数据类型，我们需要知道容器操作的类型，所以对任何容器的唯一要求是模板的第一个参数需要是输入类型，以便可以用不同的类型替换结果中的输出类型，但代码应该忽略其后的任何模板参数，并且不应该关心它是类型还是值。

Answer 1

您有趣的构造有两个带有可变参数模板的级别。

• 函数模板的外部可变参数模板参数列表TemplateP & Sizes
• 一个内部参数包作为你的模板模板参数TemplateT模板参数，一个类模板

首先，让我们看看内部TemplateT类：为什么省略号运算符不能匹配TemplateT< int, 2 > ？ 好吧，该标准在 §14.5.3 中将可变参数模板定义为

template<class ... Types> struct Tuple { };
template<T ...Values> struct Tuple2 { };

其中在第一种情况下的模板参数组可以只匹配的类型和在所述第二版本唯一值类型的T 。 特别是，

Tuple < 0 >    error;  // error, 0 is not a type!
Tuple < T, 0 > error2; // T is a type, but zero is not!
Tuple2< T >    error3; // error, T is not a value
Tuple2< T, 0 > error4; // error, T is not a value

都是畸形的。 此外，不可能退回到类似的东西

template<class ... Types, size_t ...Sizes> struct Tuple { };

因为标准在 §14.1.11 中指出：

如果主类模板或别名模板的模板参数是模板参数包，则它应是最后一个模板参数。 一个函数模板的模板参数包后面不能跟另一个模板参数，除非该模板参数可以从函数模板的参数类型列表中推导出来或者有一个默认参数（14.8.2）。

换句话说，对于类模板，定义中只能出现一个可变参数包。 因此，上述（双）可变参数类定义格式错误。 因为内部类总是需要这样的组合，所以不可能写出你想象的那么笼统的东西。

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能救出什么？ 对于外部函数模板，可以将一些分片放在一起，但您不会喜欢它。 只要可以从第一个参数包推导出第二个参数包，就可能出现两个参数包（在函数模板中）。 因此，一个函数，如

template < typename... Args, size_t... N > void g(const std::array< Args, N > &...arr);
g(std::array< double, 3 >(), std::array< int, 5>());

是允许的，因为可以推导出整数值。 当然，这必须针对每种容器类型进行专门化，并且与您的想象相去甚远。

Answer 2

您必须有一个重新绑定容器类型的元函数。 因为你不能只替换第一个模板参数：

vector<int, allocator<int> > input;
vector<double, allocator<int> > just_replaced;
vector<double, allocator<double> > properly_rebound;

因此，只需为已知的容器集编写这样一个元函数。

template<class Container, class NewValue> class rebinder;

// example for vectors with standard allocator
template<class V, class T> class rebinder< std::vector<V>, T > {
public:
  typedef std::vector<T> type;
};
// example for lists with arbitrary allocator
template<class V, class A, class T> class rebinder< std::list<V,A>, T > {
  typedef typename A::template rebind<T>::other AT; // rebind the allocator
public:
  typedef std::list<T,AT> type; // rebind the list
};
// example for arrays
template<class V, size_t N> class rebinder< std::array<V,N>, T > {
public:
  typedef std::array<T,N> type;
};

不同容器的重新绑定规则可能有所不同。

此外，您可能需要一个从任意容器中提取值类型的元函数，而不仅仅是符合标准的（ typedef *unspecified* value_type ）

template<class Container> class get_value_type {
public:
  typedef typename Container::value_type type; // common implementation
};
template<class X> class get_value_type< YourTrickyContainer<X> > {
  ......
public:
  typedef YZ type;
};

Answer 3

如果我们有这样的东西会很棒，因为它可以让我们轻而易举地编写is_same_template特征。
在那之前，我们一直专注于专业。