问题描述

背景

我正在尝试为仅模板的单元测试库编写一些模板函数，特别是针对 Qt。

问题

在这个库中，我有一个可变参数模板，它接收可变数量的对象和函子（实际上是 Qt5 信号），它们总是彼此相邻配对，如QObject, signal, etc...然后理想地跟随可变数量的信号参数。

所需的解决方案

// implementation.h

template <typename T, typename U, typename... Sargs, typename... Fargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t,  void(T::*t_signal)(Fargs...), 
                             U* u,  void(U::*u_signal)(Fargs...), 
                             Sargs... sargs, 
                             Fargs... fargs) {...}

// client.cpp

test_signal_daisy_chain(object, &Object::signal1, 
                        object, &Object::signal2, 
                        object, &Object::signal3, 
                        1, 2, 3); // where the signals are defined as void(Object::*)(int, int, int)

whereFargs...对应于参数t_signal和u_signal传递给这个函数进行测试的参数，并且Sargs...对应于可变数量的QObject和信号成员函数 ( void(T::*)(Fargs...)) 发出的明确的测试目的。

不出所料，由于“模板参数推导/替换失败”，我得到“没有匹配的函数”，并且我的 ClangCodeModel 插件警告我预期有 6 个参数，其中给出了 8 个。

工作（丑陋）的解决方案

// implementation.h
template <typename... Fargs>
struct wrapper
{
    template <typename T, typename U, typename... Sargs>
    void test_signal_daisy_chain(Fargs... fargs, 
                                 T* t,  void(T::*t_signal)(Fargs...), 
                                 U* u,  void(U::*u_signal)(Fargs...), 
                                 Sargs... sargs) {...}

// client.cpp

wrapper<int, int, int>::test_signal_daisy_chain(1, 2, 3, 
                                                object, &Object::signal1,
                                                object, &Object::signal2,
                                                object, &Object::signal3);

我不满足于必须在函数调用的开头和包装模板类型参数中显式定义变量函数参数。事实上，我最初很惊讶不能仅仅通过它们与函子的可变参数相匹配这一事实来推断。我愿意使用包装器函数而不是包装器类，因为我已经设置了一个详细的命名空间，为了提供一个干净且用户友好的 API，我愿意为它弄乱。

注意：信号参数可以是从原语到用户定义类型到 POD 结构到模板类的任何地方，所有这些都是可变长度的。

编辑 1：c++11 是一项硬性要求，因此您可以在答案中保留 >c++11 功能，只要它们有一些 c++11 解决方法，即auto...易于修复，auto myFunction = []() constexpr {...};更不用说。如果使用if constexpr而不是递归template <std::size_t>辅助函数可以节省空间并提供更简洁、完整和面向未来的答案，那么请选择您认为最好的标准。

标签： c++qtc++11templatesvariadic-functions

解决方案

最简单的方法是在开始时将参数打包成一个元组，然后将元组传递给test_signal_daisy_chain_impl：

template < typename... Fargs, 
          typename T, typename... Sargs>
void test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & fargs, 
                                  T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Sargs &&... sargs)
{
    // apply unpacks the tuple
    std::apply([&](auto ...params) 
               {
                   (t->*t_signal)(params...);
               }, fargs);

    // Although packed into the tuple, the elements in
    // the tuple were not removed from the parameter list,
    // so we have to ignore a tail of the size of Fargs.
    if constexpr (sizeof...(Sargs) > sizeof...(Fargs))
       test_signal_daisy_chain_impl(fargs, std::forward<Sargs>(sargs)...);
}

// Get a tuple out of the last I parameters
template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
Ret get_last_n(T && t, Qargs && ...qargs)
{
    static_assert(I <= sizeof...(Qargs) + 1, 
                  "Not enough parameters to pass to the signal function");
    if constexpr(sizeof...(Qargs)+1  == I)
       return {std::forward<T>(t), std::forward<Qargs>(qargs)...};
    else
       return get_last_n<I, Ret>(std::forward<Qargs>(qargs)...);
}    

template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                             Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    if constexpr ((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0) {
        auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                                 std::forward<Qargs>(qargs)...);
        test_signal_daisy_chain_impl(fargs, t, t_signal, 
                                     std::forward<Qargs>(qargs)...);
    }
}

以及用法：

class Object {
public:
    void print_vec(const std::vector<int> & vec)
    {
        for (auto elem: vec) std::cout << elem << ", ";
    }
    void signal1(const std::vector<int> & vec) 
    { 
        std::cout << "signal1(";
        print_vec(vec);
        std::cout << ")\n";
    }
    void signal2(const std::vector<int> & vec) 
    { 
        std::cout << "signal2(";
        print_vec(vec);
        std::cout << ")\n";
    }
    void signal_int1(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int1(" << a << ", " << b << ")\n"; }
    void signal_int2(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int2(" << a << ", " << b << ")\n"; }
    void signal_int3(int a, int b) 
    { std::cout << "signal_int3(" << a << ", " << b << ")\n"; }
};

int main()
{
   Object object;
   test_signal_daisy_chain(&object, &Object::signal1,
                           &object, &Object::signal2 ,
                           std::vector{1,2,3});
   test_signal_daisy_chain(&object, &Object::signal_int1,
                           &object, &Object::signal_int2 ,
                           &object, &Object::signal_int3,
                           1,2);
}

编辑 1

由于 C++11 是一个硬约束，因此基于相同的原理，有一个更丑陋的解决方案。std::apply喜欢并且std::make_index_sequence必须实施的事情。使用重载代替if constexpr(....)：

template <std::size_t ...I>
struct indexes
{
    using type = indexes;
};

template<std::size_t N, std::size_t ...I>
struct make_indexes
{
    using type_aux = typename std::conditional<
                    (N == sizeof...(I)),
                    indexes<I...>,
                    make_indexes<N, I..., sizeof...(I)>>::type;
    using type = typename type_aux::type;
};

template <typename Tuple, typename T, typename Method, std::size_t... I>
void apply_method_impl(
    Method t_signal, T* t, const Tuple& tup, indexes<I...>)
{
    return (t->*t_signal)(std::get<I>(tup)...);
}

template <typename Tuple, typename T, typename Method>
void apply_method(const Tuple & tup, T* t, Method t_signal)
{
      apply_method_impl(
        t_signal, t, tup,
        typename make_indexes<
             std::tuple_size<Tuple>::value>::type{});
}

template < typename... Fargs,  typename... Sargs>
typename std::enable_if<(sizeof...(Fargs) == sizeof...(Sargs)), void>::type 
test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & , 
                             Sargs &&...)
{}

template < typename... Fargs, 
          typename T, typename... Sargs>
void test_signal_daisy_chain_impl(const std::tuple<Fargs...> & fargs, 
                                  T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Sargs &&... sargs)
{
    apply_method(fargs, t, t_signal);

    // Although packed into the tuple, the elements in
    // the tuple were not removed from the parameter list,
    // so we have to ignore a tail of the size of Fargs.
    test_signal_daisy_chain_impl(fargs, std::forward<Sargs>(sargs)...);
}

// Get a tuple out of the last I parameters
template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
typename std::enable_if<sizeof...(Qargs)+1  == I, Ret>::type
get_last_n(T && t, Qargs && ...qargs)
{
    return Ret{std::forward<T>(t), std::forward<Qargs>(qargs)...};
}    

template <std::size_t I, typename Ret, typename T, typename... Qargs>
typename std::enable_if<sizeof...(Qargs)+1  != I, Ret>::type
get_last_n(T && , Qargs && ...qargs)
{
    static_assert(I <= sizeof...(Qargs) + 1, "Not enough parameters to pass to the singal function");
    return get_last_n<I, Ret>(std::forward<Qargs>(qargs)...);
}    

template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                             Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                             std::forward<Qargs>(qargs)...);
    test_signal_daisy_chain_impl(fargs, t, t_signal, 
                                     std::forward<Qargs>(qargs)...);
}

编辑 2

可以通过将所有参数存储在一个元组中来避免运行时递归。以下test_signal_daisy_chain_flat()正是这样做的，同时保留与以下相同的界面test_signal_daisy_chain()：

template <typename Fargs, typename Pairs, std::size_t ...I>
void apply_pairs(Fargs && fargs, Pairs && pairs, const indexes<I...> &)
{
    int dummy[] = {
        (apply_method(std::forward<Fargs>(fargs),
                      std::get<I*2>(pairs),
                      std::get<I*2+1>(pairs)),
         0)...
    };
    (void)dummy;
}
template <typename T, typename... Fargs, 
          typename... Qargs>
void test_signal_daisy_chain_flat(T* t, void(T::*t_signal)(Fargs...),
                                  Qargs&&... qargs)
{
    static_assert((sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs)) % 2 == 0,
                  "Expecting even number of parameters for object-signal pairs");
    auto fargs = get_last_n<sizeof...(Fargs), std::tuple<Fargs...>>(
                             std::forward<Qargs>(qargs)...);
    std::tuple<T*, void(T::*)(Fargs...), const Qargs&...> pairs{
        t, t_signal, qargs...};
    apply_pairs(fargs, pairs,
                typename make_indexes<(sizeof...(Qargs) - sizeof...(Fargs))/2>
                ::type{});
}

注意事项：

不断言参数对匹配。编译器根本无法编译（可能深度递归）。
传递给函数的参数的类型是从第一个函数的签名中推断出来的，无论尾随参数的类型如何 - 尾随参数都被转换为所需的类型。
所有函数都必须具有相同的签名。

c++ - 推导多个参数包