总结一个 std::integer_sequence 中的元素

Question

出于教育目的，我尝试创建一个 std::integer_sequence 并将其元素汇总为参数包。我希望这很简单，并在下面编写了代码。

第 1 步：创建了一组 add() 操作以正确处理同类的、基于整数的参数包。使用 add<0,1,2,3>()-call 进行测试并有效。

第 2 步：在这一步中，我想传递一个 std::integer_sequence 作为模板参数，以对序列中的整数求和。我失败了，看注释掉的代码。

如何将 std::integer_sequence 作为模板参数传递？

一个错误消息是函数模板总数的实例没有与调用匹配。为什么？我希望整数序列等同于 int 参数包。

另一条错误消息说 Args 模板参数是非常量。怎么可能呢？我希望这是一个后续错误，但我在实验中经常看到这种错误组合。

我正在使用 Microsoft VC++ 2017 编译器。

#include <iostream>
#include <utility>

template <typename T>
T add(T first) {
    return first;
}

template <typename T, typename ... Args>
T add(T car, Args... cdr) {
    return car + add(cdr...);
}

template <int ... Args>
int total() {
    return add(Args...);
}


int main(int argc, char** argv)
{
    using std::cout;
    using std::endl;

    int s1 = 
        total<0, 1, 2, 3>();
    std::cout << "s1 = " << s1 << std::endl;

    // The following does not compile:
#if 0
    int s2 = 
        total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();
    std::cout << "s2 = " << s2 << std::endl;

    static_assert(s1 == s2, "no match");
#endif

    // This should work:
    //
    {
        cout << typeid(std::make_integer_sequence<int, 4>()).name() << endl;;
        cout << std::make_integer_sequence<int, 4>().size << endl;;
    }

    return 0;
}

... 后来经过了很多有帮助的评论。我学到了很多东西，现在有了以下工作代码：

#include <iostream>
#include <utility>

template <typename T>
constexpr T add(T first) {
    return first;
}

template <typename T, typename ... Args>
constexpr T add(T car, Args... cdr) {
    return car + add(cdr...);
}

template <int ... Args>
constexpr int total() {
    return add(Args...);
}

template<int... Args>
constexpr int total(std::integer_sequence<int, Args...>) {
    return total<Args...>();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    using std::cout;
    using std::endl;

    constexpr int s1 =
        total<0, 1, 2, 3>();
    std::cout << "s1 = " << s1 << std::endl;

    // The following now compiles. Oh, happy day!
#if 1
    constexpr int s2 =
        total(std::make_integer_sequence<int, 4> {});

    std::cout << "s2 = " << s2 << std::endl;

    static_assert(s1 == s2, "no match");
#endif

    // This should work:
    //
    {
        cout << typeid(std::make_integer_sequence<int, 4>()).name() << endl;;
        cout << std::make_integer_sequence<int, 4>().size << endl;;
    }

    return 0;
}

Answer 1

这样做的一种方法是为 total 添加一个重载并以不同的方式调用它：

template<int... Args>
int total(std::integer_sequence<int, Args...> ) {
    return add(Args...);
}

而不是调用

nt s2 = 
    total(std::make_integer_sequence<int, 4>>{});

这将解决通话问题。为了在 static_assert 中使用函数的结果，您还需要确保它（以及存储它的结果的变量）被标记为 constexpr.

Answer 2

使用 fold expressions 会容易得多：

template<class T, T... Args>
constexpr T total(std::integer_sequence<T, Args...> = {}) {
    return (Args + ...);
}

int main() {
    int s2 = 
        total(std::make_integer_sequence<int, 4>{});
    // Or calling directly
    int s1 = total<int, 0, 1, 2, 3>();
}

请注意默认的 std::integer_sequence 参数，因此如果您传递一个整数序列，它将推导出 Args 参数。

如果您希望能够在模板中使用 std::integer_sequence 类型调用它，只需创建一个辅助函数：

template<class IntegerSequence>
constexpr auto total_of(IntegerSequence argument = {}) {
    return total(argument);  // Will deduce `T` and `Args`
}

total_of<std::make_integer_sequence<int, 4>>();

Answer 3

I expected an integer sequence to be equivalent to an int parameter pack.

但是你可以通过写出以下的两个扩展来看出它不是：

template <int ... Args> int total();

第一种情况是

total<0, 1, 2, 3>();
// => Args... is (0, 1, 2, 3)

这是一个有效的整数包，第二个是

total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();
// => Args... must be std::integer_sequence<int, 0, 1, 2, 3>

这显然与整数包完全不同。 Link 到 std::integer_sequence 的文档以供参考。

如果您想将该整数序列转回传递给 make_integer_sequence 的原始参数包，您需要使用模板参数推导重载 SergeyA 的答案显示：

template<int... Args>
int total(std::integer_sequence<int, Args...> ) {
    return add(Args...);
}

（函数参数是一个虚拟参数，只是为了允许推导 Args...）。

不过，如果可以的话，折叠表达式比旧式递归要好得多。

Answer 4

I expected an integer sequence to be equivalent to an int parameter pack.

不是：std::integer_sequence 是一种类型；所以

total<std::make_integer_sequence<int, 4>>();

可以匹配到接收类型

的模板total()函数

template <typename T>
int total ()
 { return ???; }

问题是您无法从类型 T 中轻松提取整数序列。

How can I pass a std::integer_sequence as a template parameter?

解决方案（好吧……一个可能的解决方案）是偏特化。

遗憾的是，函数不能部分特化。

但如果 total 是 struct（或 class），则一切都不一样了。

可以这样写total

template <typename>
struct total;

template <typename T, T ... Is>
struct total<std::integer_sequence<T, Is...>>
   : public std::integral_constant<T, (Is + ...)>
 { };

所以你可以通过以下方式使用它

constexpr auto s2 { total<std::make_integer_sequence<int, 4>>::value };

题外话：声明constexpr你想在static_assert()测试中使用的变量。

以下是完整的 C++17 编译示例（total 结构重命名为 total2 以避免与 total() 函数冲突）

#include <utility>

template <typename>
struct total2;

template <typename T, T ... Is>
struct total2<std::integer_sequence<T, Is...>>
   : public std::integral_constant<T, (Is + ...)>
 { };

template <typename T>
constexpr T add (T first)
 { return first;}

template <typename T, typename ... Args>
constexpr T add (T car, Args ... cdr)
 { return car + add(cdr...); }

template <int ... Args>
constexpr int total ()
 { return add(Args...); }

int main ()
 {
   constexpr auto s1 { total<0, 1, 2, 3>() };
   constexpr auto s2 { total2<std::make_integer_sequence<int, 4>>::value };

   static_assert(s1 == s2);
 }

总结一个 std::integer_sequence 中的元素

Summing up the elements in a std::integer_sequence

c++

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