C/C++中的可变参数和可变参数模板

目录

• 1、说明
• 2、C语言中的可变参数
• 3、C++中的可变参数模板
  • 2.1、使用递归的方式遍历
  • 2.2、使用非递归的方式遍历

1、说明

不谈官方定义，就从个人理解上说，可变参数 就是函数传参的时候，不确定传入参数的数量和类型，从而动态地在函数内部处理，优点是，函数调用时比较灵活

2、C语言中的可变参数

C语言中一般使用宏定义实现可变参数，先看一个示例：

#include <stdarg.h>
void func(const char *fmt, ...)
{
    va_list ap;
    va_start(ap, fmt);

    auto a = va_arg(ap, int);
    auto b = va_arg(ap, double);
    auto c = va_arg(ap, char*);

    cout << a << ", " << b << ", " << c << endl;
    va_end(ap);
}
int main()
{
    func("%d %f %s\n", 1, 2.0f, "hello world");
    return 0;
}

这是一个很常见的C语言的可变参数的使用，va_start 用于初始化 va_list 变量，va_arg 用于提取可变参数，va_end 用于释放 va_list

这个示例可以用在一般函数上，无法使用在宏定义中，如果一定要在宏定义中使用，需要配合 __VA_ARGS__，示例如下：

//#define CALC(fmt, ...) func(fmt, ...) //错误的使用
#define CALC(fmt, ...) func(fmt, __VA_ARGS__)
int main()
{
    CALC("%d %f %s\n", 1, 2.0f, "hello world");
    return 0;
}

3、C++中的可变参数模板

C++11 中引入了新的功能，可变参数模版，语法如下：

template <typename T, typename ... Args>
void func(T t,Args ... args);

这里面，Args 称之为模板参数包（template parameter pack），表示模板参数位置上的变长参数，

args 称之为函数参数包（function parameter pack），表示函数参数位置上的变长参数

可以使用 sizeof...() 获取可变参数数目

先看一个示例：

template<typename... Args>
void print(Args... args)
{
    int num = sizeof...(args);
}
int main()
{
    print(1, 2, "123", 4);
    return 0;
}

执行结果是：

4

2.1、使用递归的方式遍历

可变参数一般使用递归的方式进行遍历，利用模板的推导机制，每次从可变参数中取出第一个元素，直到包为空

缺点：递归毕竟是使用栈内存，过多的递归层级容易导致爆栈的发生

示例代码如下：

void printf()
{
    cout << "end" << endl;
}
template<typename T, typename... Args>
void print(const T &value, Args... args)
{
    cout << value << endl;
    print(args...);
}
int main()
{
    print(1, 2, "333", 4);
    return 0;
}

结果输出如下：

1
2
333
4
end

这里不是很好理解，我们可以自己理解 print() 方法的每一次调用

1. main函数中第一次调用，value为1， args有2、"333和4三个值，输出1；
2. 第一次递归，即print中调用print，value为2，args有“333”和4两个值，输出2；
3. 第二次递归，即print中调用print，value为“333”，args为4，输出“333”；
4. 第三次递归，即print中调用print，value为4，args无值，输出4；
5. 此时，args因为无值，print(args...) 语句调用的就不再是模板函数，而是第一行的 print()，输出end；

所以，很好理解，为什么要先定义一个同名的函数，就是为了等可变参数经过几次推导之后，没有值的情况出现；

当然，递归遍历也可以这么写：

template<typename T>
void print(T value)
{
    cout << "end:" << value << endl;
}
template<typename T, typename... Args>
void print(const T &value, Args... args)
{
    cout << value << endl;
    print(args...);
}
int main()
{
    print(1, 2, "333", 4);
    return 0;
}

结果输出：

1
2
333
end:4

这和第一个例子只有些许区别，函数调用如下：

1. main函数中第一次调用，value为1， args有2、"333和4三个值，输出1；
2. 第一次递归，即print中调用print，value为2，args有“333”和4两个值，输出2；
3. 第二次递归，即print中调用print，value为“333”，args为4，输出“333”；
4. 此时，args为4，print(args...) 语句调用的就不再是模板函数，而是第一行的 print(4)，输出end：4；

2.2、使用非递归的方式遍历

利用 std::initializer_list ，即初始化列表展开可变参数

示例1，使用展开函数处理参数：

template<typename T>
void run(const T &t)
{
    cout << t << endl;
}
template<typename... Args>
void print(Args... args)
{
    std::initializer_list<int>{(run(args), 0)...};
}
int main()
{
    print(1, 2, "333as", 4);
    return 0;
}

示例2，使用lambda：

template<typename... Args>
void print(Args... args)
{
    std::initializer_list<int>{([&]
    { cout << args << endl; }(), 0)...};
}
int main()
{
    print(1, 2, "333as", 4);
    return 0;
}