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省略符號和 Variadic 樣板

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本文說明如何使用省略符號 (...) 與 C++ variadic 範本。 省略符號在 C 和 C++ 中有許多用途。 這些包括函式的變數引數清單。 從 C 執行階段程式庫的 printf() 函式是其中一個最知名的範例。

variadic 範本 是支援任意數目的引數傳遞的類別或函式樣板。 這個機制對於 C++ 程式庫開發人員特別有用，因為您可以將它套用至類別樣板和函式樣板，進而提供各種類型安全且非一般的功能和彈性。

語法

在 variadic 範本中，省略符號有兩種用法。 在參數名稱左邊，它表示參數封裝，在參數名稱右邊，則會展開參數封裝至不同的名稱。

以下是「variadic 樣板類別」(variadic Template Class) 定義語法的基本範例：

template<typename... Arguments> class classname;

對於參數套件與延伸套件，您可以依您的喜好在 ellipsis 周圍增加空白，就像底下這些例子:

template<typename ...Arguments> class classname;

或是:

template<typename ... Arguments> class classname;

請注意這篇文章使用第一個例子裡面使用的慣例 (ellipsis 連接至 typename)。

在前述範例中，Arguments 是參數封裝。 類別 classname 可以接受可變數目的引數，如下列範例所示：

template<typename... Arguments> class vtclass;

vtclass< > vtinstance1;
vtclass<int> vtinstance2;
vtclass<float, bool> vtinstance3;
vtclass<long, std::vector<int>, std::string> vtinstance4;

使用 variadic 樣板類別定義也可以至少要求一個參數:

template <typename First, typename... Rest> class classname;

以下是「variadic 樣板函式」(variadic Template Function) 語法的基本範例：

template <typename... Arguments> returntype functionname(Arguments... args);

Arguments 參數封裝接著會展開以供使用，如下一節了解 variadic 樣板中所示。

可能還有其他形式的 variadic 樣板函式語法，包括但不限於下列範例：

template <typename... Arguments> returntype functionname(Arguments&... args); 
template <typename... Arguments> returntype functionname(Arguments&&... args);
template <typename... Arguments> returntype functionname(Arguments*... args);

也允許像 const 之類的規範：

template <typename... Arguments> returntype functionname(const Arguments&... args);

就像 variadic 樣板類別定義，您可以設定至少需要一個參數的函式:

template <typename First, typename... Rest> returntype functionname(const First& first, const Rest&... args);

Variadic 範本使用 sizeof...() 運算子 (與舊版 sizeof() 運算子無關)：

template<typename... Arguments>
void tfunc(const Arguments&... args)
{
    const unsigned numargs = sizeof...(Arguments);

    X xobj[numargs]; // array of some previously defined type X

    helper_func(xobj, args...);
}

進一步了解省略符號放置

在過去，本文說明了定義參數套件和擴充的省略符號放置，「在參數名稱左邊的它表示參數套件，在參數名稱右邊，它展開參數套件中不同的名稱」。 這在技術上是對的，但是可能會造成在轉譯程式碼的混淆。 請考量：

  • 在樣板參數清單 (template <parameter-list>)， typename... 引入樣板參數套件。

  • 在參數宣告子句 (func(parameter-list))， 「最上層」省略符號引入函式參數套件，且省略定位非常重要:

    // v1 is NOT a function parameter pack:
template <typename... Types> void func1(std::vector<Types...> v1); 

// v2 IS a function parameter pack:
template <typename... Types> void func2(std::vector<Types>... v2);

  • 若省略符號在參數名稱之後顯示，您有參數封裝擴充。

範例

說明 variadic 範本功能機制的一個好方法是在重寫 printf的某些功能時使用它:

#include <iostream>

using namespace std;

void print() {
    cout << endl;
}

template <typename T> void print(const T& t) {
    cout << t << endl;
}

template <typename First, typename... Rest> void print(const First& first, const Rest&... rest) {
    cout << first << ", ";
    print(rest...); // recursive call using pack expansion syntax
}

int main()
{
    print(); // calls first overload, outputting only a newline
    print(1); // calls second overload
    
    // these call the third overload, the variadic template, 
    // which uses recursion as needed.
    print(10, 20);
    print(100, 200, 300);
    print("first", 2, "third", 3.14159);
}

Output

1
10, 20
100, 200, 300
first, 2, third, 3.14159
注意事項注意事項

合併 variadic 樣板函式的大部分實作會使用某種形式的遞迴，但只是與傳統遞迴稍有不同。傳統遞迴涉及使用相同簽章呼叫其自身的函式。(它可以多載或設為範本，不過每次都會選擇相同簽章)。Variadic 遞迴包含使用不同引數數目 (幾乎一定會減少) 來呼叫 variadic 函式樣板，並因此每次戳記不同的簽章。仍然需要「基底案例」，不過，遞迴的本質是不同的。

請參閱

參考

省略符號 (...)