C++ 实现可变参数的三个方法

有时我们无法提前预知应该向函数传递几个实参。例如，我们想要编写代码输出程序产生的错误信息，此时最好用同一个函数实现该项功能，以便对所有错误的处理能够整齐划一。然而，错误信息的种类不同，所以调用错误输出函数时传递的实参也各不相同。编写变长参数的函数有几种方法：

C方法：va_list

stdarg.h头文件提供了C语言中变长参数的功能，但用法较为复杂。

要使用C方法变长参数，首先在函数声明里用...声明列表（必须在最后，且不能只有...）：

int f(int n, ...);//合法
int g(int n, ... int m);//不合法
int h(...)//不合法

在调用的时候，我们就可以传入变长参数：f(3, 400, 500, 600);

然后在函数定义里，声明va_list类型的变量（随意取名）：va_list myargs;

然后使用va_start将变长参数拷贝进来，（第二个参数通常是最后一个具名参数，代表长度）:va_start(myargs, n);

接下来，我们可以不断调用va_arg获取下一个参数：

va_arg(myargs, int); //获取下一个int
va_arg(myargs, double); //获取下一个double

最后使用va_end清理结尾：va_end(myarg)

完整代码：

#include <stdarg.h>
int f(int n,...) {
    va_list myarg;
    va_start(myarg, 10);

    int ans(0);
    for (int i(0);i<n;i++) ans += va_arg(myarg, int); //仅支持int
    va_end(myarg);
    return ans;
}

从中就可以看出，这个变长参数列表是直接以获取二进制流，没有包含类型信息，所以做不到处理各种类型。上面的函数只能在传入32位数时工作，传入64位数或者浮点数就会截断成两个数再相加。所以C中的scanf printf两个函数必须传入格式化字符串指定类型，并且不能写错，不然就会有错误的结果。

C++方法：使用initializer_list

initializer_list传参则要简单的多，首先这个东西自己就是一种模板容器，使用方法和vector类似。

不过，它的元素值只作为参数传递，通常不能修改。有了这个东西，我们就可以把多个参数打包成一个参数传入.

#include <initializer_list>

int max(std::initializer_list<int> li) {
    int ans = 1 << 31;
    for (auto x: li) ans = ans>x ? ans : x;
    return ans;
}

main() {
	printf("%d\n", max({1, 2, 3})); //加上大括号，作为整体调用
}

优点：很灵活，易于理解。

缺点：

• 只支持单一类型
• 只能读，不能写
• 要额外加括号，形式不统一

其实C++11以后标准库就有了变长max了，就是使用的这种括号形式。

C++方法：使用可变参数模板

一个可变参数模板（variadic template）就是一个接受可变数目参数的模板函数或模板类。可变数目的参数被称为参数包(parameter packet)。存在两种参数包:模板参数包(template parameter packet)，表示零个或多个模板参数;函数参数包function parameterpacket)，表示零个或多个函数参数。

用下面的方式声明一个可变参数模板：

template<class T, class... Args> //Args：“模板参数包”
void foo(const T &t, const Args&... test); //test：“一个参数包（含有0或多个参数）”

foo(i, s, 42, d); //包中有三个参数
foo(s, 42, "hi"); //包中有两个参数
foo(d, s); //包中有一个参数
foo("hi"); //空包

如此，编译器会在编译器就实例化所有出现过的版本：

void foo(const int&,const string&,const int&,const double& );
void foo(const string&,const int&, const char [3]&);
void foo(const double&, const string&);
void foo(const char[3] &);

模板通常采用递归方式展开：

template<class T>
void print(T &t) {cout << t <<'\n';}

template<class T, class... Args>
void print(T &t, Args&... rest) {
    cout << t << ' ';
    print(rest...); // 打印剩余参数，注意省略号必须有
}

在调用print时，首先调用变长版，然后递归调用print，直到剩下最后一个参数。由于Args也能使用零参数，就与第一个函数形成重载，此时会重载第一个更特化函数，结束递归。所以必须有第一个函数，否则会无限递归。

优点：

• 功能最强大，这里只列出入门知识，模板参数包还有非常多的用法。
• 编译时展开，效率高。

缺点:

• 语法复杂繁琐，语义不清晰。省略号的位置我现在都记不清只能现查。更别说进阶语法。
• 更多是一种炫技。实际应用只需要最基本形式的变长模板就够了。