使用可变参数模板实现类型列表替换操作

Question

我正在尝试为类型列表的可变参数模板版本实现 ReplaceAll 元函数（受 Modern C++ Design 启发），到目前为止，我可以使用以下代码实现所需的结果：

template <typename... Elements> struct Typelist {};

//
// helper metafunction to set "Head" of typelist
//
template <typename TList, typename T> struct PushFrontT;

template <typename... Elements, typename T>
struct PushFrontT<Typelist<Elements...>, T> {
    using Result = Typelist<T, Elements...>;
};

//
// metafunction to replace all occurences of "T" with "U"
//
template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, U
    >::Result;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = typename PushFrontT<
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result, Head
    >::Result;
};

其中 returns 形式为 Typelist<T1, T2, T3> 的类型列表（有效地将所有出现的类型 T 替换为目标类型 U）。

现在的问题是，当我尝试不使用辅助元函数 PushFrontT 时，将以 Typelist<T1, Typelist<T2, Typelist<T3, Typelist<>>>> 的形式创建嵌套类型列表结构，这是不正确的（尽管替换了所有实例T 与 U).

错误版本代码如下：

template <typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<>, T, U> {
    using Result = Typelist<>;
};

template <typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<T, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<U,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

template <typename Head, typename... Tail, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Head, Tail...>, T, U> {
    using Result = Typelist<Head,
        typename ReplaceAll<Typelist<Tail...>, T, U>::Result
    >;
};

基于我对可变参数模板的有限了解，我认为额外的 Typelist 是 pack expansion 的副作用，但我不确定。
这是一个简单的测试程序来检查上述代码：

#include <type_traits>

int main () {
    using tlist = Typelist<int, char, int, double>;

    static_assert(
        std::is_same<
        typename ReplaceAll<tlist, int, long>::Result,
        Typelist<long, char, long, double>>::value,
        "Incorrect typelist!"
    );

    return(0);
}

简而言之，我的问题是如何在不使用外部辅助元函数（例如 PushFrontT 的情况下摆脱过多的嵌套 Typelist？

Answer 1

您可以简化代码并使用

摆脱递归

template <typename TList, typename T, typename U> struct ReplaceAll;

template <typename ... Ts, typename T, typename U>
struct ReplaceAll<Typelist<Ts...>, T, U>
{
    using Result = Typelist<std::conditional_t<std::is_same_v<Ts, T>, U, Ts>...>;
};

Demo

使用可变参数模板实现类型列表替换操作

implementing typelist replace operation using variadic templates

c++

typelist

variadic-templates