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C++展开模板参数包、函数参数包-(lambda+折叠表达式)
创始人
2024-05-25 10:54:44
0次

开门见山

以下代码可展开模板参数包和展开函数参数包。

// lambda+折叠表达式(需C++17)
#include 
using namespace std;// 1.展开模板参数包
template
void Func1()
{([]() {cout << typeid(T).name() << endl;}(), ...);// 折叠表达式
}
// 2.展开函数参数包
template
void Func2(T... args)
{([&args]() {cout << args << endl;}(), ...);// 折叠表达式
}
void main(){cout << "开门见山" << endl;cout << "1.展开模板参数包" << endl;Func1();cout << endl;cout << "2.展开函数参数包" << endl;Func2('c', true, 2, 'h', "CSDN越来越好。。。");
}

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文章目录

  • 开门见山
  • 前言
    • 提前声明
    • 遇到的问题
  • 一步一步理解过程
    • 1.1 模板推断类型
    • 1.2 参数包转发、递归解函数包
    • 1.3 不用递归解包-外部函数-折叠表达式
    • 1.4 不用递归解包-lambda函数-折叠表达式
    • 1.5 lambda+折叠表达式解开模板参数包
    • 1.6 回归组件代码

前言

提前声明

  • 关于

    我菜鸟一枚，文中的术语、代码、文字若有错误，欢迎指正

  • 阅读本文需要了解的知识

    模板、模板参数包、函数参数包、参数包转发、扩展参数包、折叠表达式、lambda函数。

  • 本文目的

    是记录自己遇到的C++语法问题如何运用所学知识慢慢理解的过程，不属于学习语法文章。

    相关不理解知识点建议百度。

遇到的问题

  • 需求说明

    • 在Unity的游戏引擎中，Ctrl+D复制一个物体，新物体应该具有旧物体的各个组件。

    • 组件列表有：TransformComponent、SpriteRendererComponent、CircleRendererComponent。

    • 如果要复制这三个组件给新物体，假设Unity内部实现代码如下

    template
static void CopyComponentIfExists(Entity dst, Entity src) {if (src.HasComponent()) {// 新物体添加旧物体组件dst.AddOrReplaceComponent(src.GetComponent());}
}
void Scene::DuplicateEntity(Entity entity)
{// 1.创建旧实体同名的新实体std::string name = entity.GetName();Entity newEntity = CreateEntity(name);// 2.复制组件CopyComponentIfExists(newEntity, entity);CopyComponentIfExists(newEntity, entity);CopyComponentIfExists(newEntity, entity);
}

  • 简化代码

    若组件列表有20个，那么CopyComponentIfExists这行代码需要20个，显然代码会冗余，应使用模板来简化此代码，代码如下

    template
struct ComponentGroup {
};
using AllComponents = ComponentGroup;template
static void CopyComponentIfExists(Entity dst, Entity src) {([&]() {if (src.HasComponent()) {// 新物体添加旧物体组件dst.AddOrReplaceComponent(src.GetComponent());}}(), ...);
}    
template
static void CopyComponentIfExists(ComponentGroup, Entity dst, Entity src) {CopyComponentIfExists(dst, src);
}
void Scene::DuplicateEntity(Entity entity)
{// 1.创建旧实体同名的新实体std::string name = entity.GetName();Entity newEntity = CreateEntity(name);// 2.复制组件CopyComponentIfExists(AllComponents{}, newEntity, entity);//CopyComponentIfExists(newEntity, entity);//CopyComponentIfExists(newEntity, entity);//CopyComponentIfExists(newEntity, entity);
}

    • 模板代码完成新物体拷贝旧物体组件的任务。

    • 假设有20个组件类型，只要在AllComponents写上这20个组件，再调用CopyComponentIfExists(AllComponents{}, newEntity, entity);就不用像之前写20行代码。

    • 但是缺点也产生了，就是代码变得很难理解了。

  • 简化核心代码（ tips：这里被下面过程称为 组件代码）

    我看到上一小点的代码，不知模板如何运作的，于是写下以下简洁版代码，只要理解了以下代码等同于理解上一小点的代码

    #include 
using namespace std;struct TransformComponent {TransformComponent() { cout << "TransformComponent()" << endl; }
};
struct SpriteRendererComponent {SpriteRendererComponent() { cout << "SpriteRendererComponent()" << endl; }
};
struct CircleRendererComponent {CircleRendererComponent() { cout << "CircleRendererComponent()" << endl; }
};template
struct ComponentGroup {ComponentGroup() { cout << "ComponentGroup()" << endl; }
};
using AllComponents = ComponentGroup;// 为复制实体的辅助方法
template
static void CopyComponentIfExists() {([]() {cout  << typeid(Component).name() << endl;}(), ...);
}
template
static void CopyComponentIfExists(ComponentGroup) {CopyComponentIfExists();
}
void main() {CopyComponentIfExists(AllComponents{});
}

    这简化核心版的代码（别称：组件代码）最重要的就是理解：如何展开模板参数包

    由于在网上搜索相关模板参数知识点，都是讲如何展开函数参数包的，没有讲如何展开模板参数包（也许我自己菜，没有搜到），所以无奈，在自己花了一下午的时间，自己慢慢试出来了，编码理解过程如下。

一步一步理解过程

1.1 模板推断类型

  • 参考例子1

    #include 
#include 
using namespace std;template
static void Func1(T t) {T t2 = 8;cout << t << " " << t2 << endl;
}
template
static void Func2() {T t = 7;cout << t << endl;
}
void main() {Func1(3);Func1(4);// 这就是省略了声明模板类型，由参数4推断Func1的模板T类型为intFunc2();
}

  • 所以可以理解以下代码

    template
struct ComponentGroup {ComponentGroup() { cout << "ComponentGroup()" << endl; }
};
using AllComponents = ComponentGroup;template
static void CopyComponentIfExists(ComponentGroup) {// 传给CopyComponentIfExists的模板参数包，为当前函数参数包推断出来的模板参数包CopyComponentIfExists();
}
void main() {// 传入AllComponents{}代表传入实参，CopyComponentIfExists的模板类型从实参推断出来CopyComponentIfExists(AllComponents{});
}

    在CopyComponentIfExists函数内

    1. ComponentGroup<>，是带有模板参数包的struct

    2. ComponentGroup，

      Component…模板参数包由函数参数包AllComponents{}推断出来，像上面例子1的Func1(4);

      由于AllComponents = ComponentGroup

      传入的函数参数包AllComponents{}

      则能推断出模板参数包为
      Component… = TransformComponent, SpriteRendererComponent,CircleRendererComponent

    3. 得到了Component…模板参数包后，再当做显示的模板传给下个函数

      代码CopyComponentIfExists();
      相当于
      CopyComponentIfExists();

1.2 参数包转发、递归解函数包

  • 此小节为理解

    • 参数包转发
    • 解函数包概念

  • 则给出以下代码

    例子2：显示指定模板参数包类型、并传入函数参数包(与上有点不同，为理解解包概念)、并递归解函数包

    #include 
using namespace std;// 2.递归解函数包
void Func2() { cout << "Func2()，因为解包完了，无参数，就调用此函数，代表递归解包结束" << endl; }// 递归终止函数template
void Func2(T& val, TT... args)                          // 函数参数包的第一个赋给第一个参数，剩下的都给参数包args
{cout << val << "-->" << typeid(val).name() << endl;// 打印获取当前参数包的第一个参数值和类型// 继续解包,将函数参数包传给本函数递归，不指定模板参数包类型，由函数参数包推断出来Func2(args...);                                     
}
// 1.参数包转发
template
void Func1(T... args) {/*传给Func2函数的模板参数包，为当前函数参数包推断出来的模板参数包，并将多个实参传入与CopyComponentIfExists();不同，这里有传递实参*///Func2(args...); // 转发模板参数包，函数参数包Func2(args...);// 与上一段代码调用一样，只不过显示指定模板参数包类型
}
void main() {cout << "参数包转发、递归解包"<< endl;Func1(2, 3, 'c', "12312");
}

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1.3 不用递归解包-外部函数-折叠表达式

  • 引入

    由1.2的例子解包，知道了解包概念和流程，但是为靠近一开始的组件代码，不使用递归而实现的解包代码如下

    #include 
using namespace std;// 2.不用递归解包
template 
void Func2(T val)
{cout << val << "-->" << typeid(val).name() << endl;
}
template
void Func2(T... args)                          
{/* 重点在这：(func(args), ...);意思是逐个展开args函数参数包，并将解开的一个参数传入Func2，有多少个参数就有多少个Func2的调用。可以理解展开的语句为：Func2(2), Func2(3), Func2('c'), Func2("12312");*/(Func2(args), ...);// 折叠表达式解包
}
// 1.参数包转发
template
void Func1(T... args) {/*传给Func2函数的模板参数包，为当前函数参数包推断出来的模板参数包，并将多个实参传入与CopyComponentIfExists();不同，这里有传递函数参数包*/Func2(args...); //Func2(args...);// 与上一段代码调用一样
}
void main() {cout << "不用递归解包-外部函数"<< endl;// 相当于Func2(2, 3, 'c', "12312");但为了与前一致讲述参数包转发，所以还是Func1Func1(2, 3, 'c', "12312"); 
}

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1.4 不用递归解包-lambda函数-折叠表达式

由1.3例子的重点那段注释，Func2(args)可以改写成lambda匿名函数

#include 
using namespace std;// 2.不用递归解包-并用lamda
template
void Func2(T... args)
{/*重点在这：([&](){}(), ...);意思是逐个展开args函数参数包，并将解开的一个参数被lambda捕获，有多少个参数就有多少个lambda的调用。可以理解展开的语句为：args = 2;       [&]() {cout << args << "-->" << typeid(args).name() << endl; }(); args = 3;       [&]() {cout << args << "-->" << typeid(args).name() << endl; }(); args = 'c';     [&]() {cout << args << "-->" << typeid(args).name() << endl; }(); args = "12312"; [&]() {cout << args << "-->" << typeid(args).name() << endl; }();实际上args函数参数包被展开的新变量名为:args_0、args_1、args_2、args_3*/// & 隐式引用捕获的是解开args函数参数包，得到一个参数赋给args的变量([&]() {cout << args << "-->" << typeid(args).name() << endl;}(), ...);// 折叠表达式解包
}
// 1.参数包转发
template
void Func1(T... args) {Func2(args...);
}
void main() {cout << "不用递归解包-lambda" << endl;Func1(2, 3, 'c', "12312");
}

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1.5 lambda+折叠表达式解开模板参数包

由1.4的例子发现与原组件代码很接近了，但是原组件代码并没有函数参数包传递，只有推断出来的模板参数包传递。

于是问题再于是否能像1.4代码用lamda解函数参数包那样解开模板参数包呢？答案是肯定的，如下

#include 
using namespace std;// 2.用lamda解开模板参数包
template
void Func2()
{// & 隐式引用捕获的是解开模型参数包，得到一个类型赋给T的变量// 但是不写&也行，1.4节要写也许args是参数在函数体内，而这里T是类型且在函数体外所以不用？([]() {cout << typeid(T).name() << endl;}(), ...);// 折叠表达式
}
// 1.模板参数包转发
template
void Func1(T... args) {// 模板参数包的由参数包推断出来//  = ，转发模板参数包Func2();
}
void main() {cout << "类似组件(代码)-模板参数包转发-lambda解包" << endl;Func1(2, 3, 'c', "12312");
}

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1.6 回归组件代码

由以上的步骤，不难理解原本的组件代码意思和流程了

  1. 传入AllComponents{}代表传入实参
  2. 第一个函数的模板参数包由函数参数包推断出来
  3. 第一个函数推断出来的模板参数包转发，传递给第二个函数
  4. 第二个函数接收到传过来的模板参数包
  5. 用折叠表达式解开模板参数包，并用lambda输出
#include 
using namespace std;struct TransformComponent {TransformComponent() { cout << "TransformComponent()" << endl; }
};
struct SpriteRendererComponent {SpriteRendererComponent() { cout << "SpriteRendererComponent()" << endl; }
};
struct CircleRendererComponent {CircleRendererComponent() { cout << "CircleRendererComponent()" << endl; }
};template
struct ComponentGroup {ComponentGroup() { cout << "ComponentGroup()" << endl; }
};
using AllComponents = ComponentGroup;// 4.接收到传过来的模板参数包
//  = 
template
static void CopyComponentIfExists() {// 5.解开模板参数包，并用lambda输出([]() {cout  << typeid(Component).name() << endl;}(), ...);// (, ...)折叠表达式解包
}
// 2.模板参数包由函数参数包推断出来
template
static void CopyComponentIfExists(ComponentGroup) {// 3.推断出来的模板参数包转发，传递CopyComponentIfExists();//  = 
}
void main() {cout << "1.6 回归组件代码"<});// 1.传入AllComponents{}代表传入实参
/*
由于：AllComponents{} = ComponentGroup()
所以：CopyComponentIfExists(AllComponents{});等价CopyComponentIfExists(ComponentGroup());
*/
}

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词库加载错误:未能找到文件“E:\highferrum_mysql\Configuration\Dict_Stopwords.txt”。

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