什么应该tuple_mapreturn？

Question

我想实现一个通用的 tuple_map 函数，它接受一个仿函数和一个 std::tuple，将仿函数应用于该元组的每个元素，并且 return 是一个 std::tuple 的结果。实现非常简单，但是问题出现了：这个函数 return 应该是什么类型？我的实现使用了 std::make_tuple。但是，建议 here std::forward_as_tuple。

更具体地说，实现（为简洁起见省略了空元组的处理）：

#include <cstddef>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <utility>

template<class Fn, class Tuple, std::size_t... indices>
constexpr auto tuple_map_v(Fn fn, Tuple&& tuple, std::index_sequence<indices...>)
{
    return std::make_tuple(fn(std::get<indices>(std::forward<Tuple>(tuple)))...);
    //          ^^^
}

template<class Fn, class Tuple, std::size_t... indices>
constexpr auto tuple_map_r(Fn fn, Tuple&& tuple, std::index_sequence<indices...>)
{
    return std::forward_as_tuple(fn(std::get<indices>(std::forward<Tuple>(tuple)))...);
    //          ^^^
}

template<class Tuple, class Fn>
constexpr auto tuple_map_v(Fn fn, Tuple&& tuple)
{ 
    return tuple_map_v(fn, std::forward<Tuple>(tuple), 
        std::make_index_sequence<std::tuple_size_v<std::remove_reference_t<Tuple>>>{});
}

template<class Tuple, class Fn>
constexpr auto tuple_map_r(Fn fn, Tuple&& tuple)
{ 
    return tuple_map_r(fn, std::forward<Tuple>(tuple), 
        std::make_index_sequence<std::tuple_size_v<std::remove_reference_t<Tuple>>>{});
}

在案例 1 中，我们使用 std::make_tuple 来衰减每个参数的类型（_v 作为值），在案例 2 中，我们使用 std::forward_as_tuple 来保留引用（_r供参考）。这两种情况各有利弊。

悬空引用。

auto copy = [](auto x) { return x; };
auto const_id = [](const auto& x) -> decltype(auto) { return x; };

auto r1 = tuple_map_v(copy, std::make_tuple(1));
// OK, type of r1 is std::tuple<int>

auto r2 = tuple_map_r(copy, std::make_tuple(1));
// UB, type of r2 is std::tuple<int&&>

std::tuple<int> r3 = tuple_map_r(copy, std::make_tuple(1));
// Still UB

std::tuple<int> r4 = tuple_map_r(const_id, std::make_tuple(1));
// OK now

引用元组。

auto id = [](auto& x) -> decltype(auto) { return x; };

int a = 0, b = 0;
auto r1 = tuple_map_v(id, std::forward_as_tuple(a, b));
// Type of r1 is std::tuple<int, int>
++std::get<0>(r1);
// Increments a copy, a is still zero

auto r2 = tuple_map_r(id, std::forward_as_tuple(a, b));
// Type of r2 is std::tuple<int&, int&>
++std::get<0>(r2);
// OK, now a = 1

仅移动类型。

NonCopyable nc;
auto r1 = tuple_map_v(id, std::forward_as_tuple(nc));
// Does not compile without a copy constructor 

auto r2 = tuple_map_r(id, std::forward_as_tuple(nc));
// OK, type of r2 is std::tuple<NonCopyable&>

引用std::make_tuple。

auto id_ref = [](auto& x) { return std::reference_wrapper(x); };

NonCopyable nc;
auto r1 = tuple_map_v(id_ref, std::forward_as_tuple(nc));
// OK now, type of r1 is std::tuple<NonCopyable&>

auto r2 = tuple_map_v(id_ref, std::forward_as_tuple(a, b));
// OK, type of r2 is std::tuple<int&, int&>

（可能是我弄错了或者漏掉了一些重要的东西。）

似乎 make_tuple 是可行的方法：它不会产生悬挂引用，而且仍然可以强制推导引用类型。您将如何实施 tuple_map（以及与之相关的陷阱是什么）？

Answer 1

您在问题中强调的问题是，在按值 returns 的仿函数上使用 std::forward_as_tuple 会在结果元组中留下右值引用。

使用 make_tuple 不能保留左值引用，但是使用 forward_as_tuple 不能保留普通值。您可以改为依靠 std::invoke_result 来找出结果元组必须包含的类型，并使用适当的 std::tuple 构造函数。

template<class Fn, class Tuple, std::size_t... indices>
constexpr auto tuple_map_r(Fn fn, Tuple&& tuple, std::index_sequence<indices...>) {
    using tuple_type = std::tuple<
        typename std::invoke_result<
            Fn, decltype(std::get<indices>(std::forward<Tuple>(tuple)))
        >::type...
    >;
    return tuple_type(fn(std::get<indices>(std::forward<Tuple>(tuple)))...);
}

这样您就可以保留 fn 调用结果的值类别。 Live demo on Coliru

什么应该tuple_mapreturn？

What should tuple_map return?

c++

stdtuple

c++17