c++ - “解包”元组以调用匹配的函数指针

Question

我正在尝试存储std::tuple不同数量的值，这些值稍后将用作调用与存储类型匹配的函数指针的参数。

我创建了一个简化示例，展示了我正在努力解决的问题：

#include <iostream>
#include <tuple>

void f(int a, double b, void* c) {
  std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later {
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  void delayed_dispatch() {
     // How can I "unpack" params to call func?
     func(std::get<0>(params), std::get<1>(params), std::get<2>(params));
     // But I *really* don't want to write 20 versions of dispatch so I'd rather 
     // write something like:
     func(params...); // Not legal
  }
};

int main() {
  int a=666;
  double b = -1.234;
  void *c = NULL;

  save_it_for_later<int,double,void*> saved = {
                                 std::tuple<int,double,void*>(a,b,c), f};
  saved.delayed_dispatch();
}

通常对于涉及std::tuple或可变参数模板的问题，我会编写另一个模板，例如template <typename Head, typename ...Tail>递归地逐个评估所有类型，但我看不到一种方法来调度函数调用。

这样做的真正动机要复杂一些，而且无论如何它主要只是一个学习练习。您可以假设我是通过合同从另一个接口传递元组的，因此无法更改，但将其解压缩到函数调用中的愿望是我的。这排除了使用std::bind作为回避潜在问题的廉价方法。

什么是使用调度调用的干净方法std::tuple，或者是实现存储/转发某些值和函数指针直到任意未来点的相同净结果的替代更好方法？

score 282 · Accepted Answer

您需要构建一个数字参数包并解压它们

template<int ...>
struct seq { };

template<int N, int ...S>
struct gens : gens<N-1, N-1, S...> { };

template<int ...S>
struct gens<0, S...> {
  typedef seq<S...> type;
};


// ...
  void delayed_dispatch() {
     callFunc(typename gens<sizeof...(Args)>::type());
  }

  template<int ...S>
  void callFunc(seq<S...>) {
     func(std::get<S>(params) ...);
  }
// ...

score 89 · Accepted Answer

C++17 的解决方案就是使用std::apply：

auto f = [](int a, double b, std::string c) { std::cout<<a<<" "<<b<<" "<<c<< std::endl; };
auto params = std::make_tuple(1,2.0,"Hello");
std::apply(f, params);

只是觉得应该在这个线程的答案中说明一次（在它已经出现在其中一个评论中之后）。

此线程中仍然缺少基本的 C++14 解决方案。编辑：不，它实际上在沃尔特的回答中。

给出了这个函数：

void f(int a, double b, void* c)
{
      std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

使用以下代码段调用它：

template<typename Function, typename Tuple, size_t ... I>
auto call(Function f, Tuple t, std::index_sequence<I ...>)
{
     return f(std::get<I>(t) ...);
}

template<typename Function, typename Tuple>
auto call(Function f, Tuple t)
{
    static constexpr auto size = std::tuple_size<Tuple>::value;
    return call(f, t, std::make_index_sequence<size>{});
}

例子：

int main()
{
    std::tuple<int, double, int*> t;
    //or std::array<int, 3> t;
    //or std::pair<int, double> t;
    call(f, t);    
}

演示

score 45 · Accepted Answer

这是Johannes对 awoodland 问题的解决方案的完整可编译版本，希望它可能对某人有用。这是在 Debian Squeeze 上使用 g++ 4.7 的快照进行测试的。

###################
johannes.cc
###################
#include <tuple>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

template<int ...> struct seq {};

template<int N, int ...S> struct gens : gens<N-1, N-1, S...> {};

template<int ...S> struct gens<0, S...>{ typedef seq<S...> type; };

double foo(int x, float y, double z)
{
  return x + y + z;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  double (*func)(Args...);

  double delayed_dispatch()
  {
    return callFunc(typename gens<sizeof...(Args)>::type());
  }

  template<int ...S>
  double callFunc(seq<S...>)
  {
    return func(std::get<S>(params) ...);
  }
};

#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-parameter"
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-variable"
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-but-set-variable"
int main(void)
{
  gens<10> g;
  gens<10>::type s;
  std::tuple<int, float, double> t = std::make_tuple(1, 1.2, 5);
  save_it_for_later<int,float, double> saved = {t, foo};
  cout << saved.delayed_dispatch() << endl;
}
#pragma GCC diagnostic pop

可以使用以下 SConstruct 文件

#####################
SConstruct
#####################
#!/usr/bin/python

env = Environment(CXX="g++-4.7", CXXFLAGS="-Wall -Werror -g -O3 -std=c++11")
env.Program(target="johannes", source=["johannes.cc"])

在我的机器上，这给出了

g++-4.7 -o johannes.o -c -Wall -Werror -g -O3 -std=c++11 johannes.cc
g++-4.7 -o johannes johannes.o

score 42 · Accepted Answer

这是一个 C++14 解决方案。

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  template<std::size_t ...I>
  void call_func(std::index_sequence<I...>)
  { func(std::get<I>(params)...); }
  void delayed_dispatch()
  { call_func(std::index_sequence_for<Args...>{}); }
};

这仍然需要一个辅助函数 ( call_func)。由于这是一个常见的习惯用法，也许标准应该直接支持它，就像std::call可能的实现一样

// helper class
template<typename R, template<typename...> class Params, typename... Args, std::size_t... I>
R call_helper(std::function<R(Args...)> const&func, Params<Args...> const&params, std::index_sequence<I...>)
{ return func(std::get<I>(params)...); }

// "return func(params...)"
template<typename R, template<typename...> class Params, typename... Args>
R call(std::function<R(Args...)> const&func, Params<Args...> const&params)
{ return call_helper(func,params,std::index_sequence_for<Args...>{}); }

那么我们的延迟调度就变成了

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  std::function<void(Args...)> func;
  void delayed_dispatch()
  { std::call(func,params); }
};

score 18 · Accepted Answer

这实现起来有点复杂（即使它是可能的）。我建议您使用已经实现的库，即Boost.Fusion（调用函数）。作为奖励，Boost Fusion 也适用于 C++03 编译器。

score 7 · Accepted Answer

c++14解决方案。首先，一些实用程序样板：

template<std::size_t...Is>
auto index_over(std::index_sequence<Is...>){
  return [](auto&&f)->decltype(auto){
    return decltype(f)(f)( std::integral_constant<std::size_t, Is>{}... );
  };
}
template<std::size_t N>
auto index_upto(std::integral_constant<std::size_t, N> ={}){
  return index_over( std::make_index_sequence<N>{} );
}

这些使您可以使用一系列编译时整数调用 lambda。

void delayed_dispatch() {
  auto indexer = index_upto<sizeof...(Args)>();
  indexer([&](auto...Is){
    func(std::get<Is>(params)...);
  });
}

我们完成了。

index_upto并index_over让您使用参数包而无需生成新的外部重载。

当然，在c++17中，您只需

void delayed_dispatch() {
  std::apply( func, params );
}

现在，如果我们喜欢这样，在c++14中我们可以编写：

namespace notstd {
  template<class T>
  constexpr auto tuple_size_v = std::tuple_size<T>::value;
  template<class F, class Tuple>
  decltype(auto) apply( F&& f, Tuple&& tup ) {
    auto indexer = index_upto<
      tuple_size_v<std::remove_reference_t<Tuple>>
    >();
    return indexer(
      [&](auto...Is)->decltype(auto) {
        return std::forward<F>(f)(
          std::get<Is>(std::forward<Tuple>(tup))...
        );
      }
    );
  }
}

相对容易并准备好发布更干净的c++17语法。

void delayed_dispatch() {
  notstd::apply( func, params );
}

notstd只需std在您的编译器升级并且 bob 是您的叔叔时替换。

score 3 · Accepted Answer

根据给出的答案进一步考虑问题，我找到了解决同一问题的另一种方法：

template <int N, int M, typename D>
struct call_or_recurse;

template <typename ...Types>
struct dispatcher {
  template <typename F, typename ...Args>
  static void impl(F f, const std::tuple<Types...>& params, Args... args) {
     call_or_recurse<sizeof...(Args), sizeof...(Types), dispatcher<Types...> >::call(f, params, args...);
  }
};

template <int N, int M, typename D>
struct call_or_recurse {
  // recurse again
  template <typename F, typename T, typename ...Args>
  static void call(F f, const T& t, Args... args) {
     D::template impl(f, t, std::get<M-(N+1)>(t), args...);
  }
};

template <int N, typename D>
struct call_or_recurse<N,N,D> {
  // do the call
  template <typename F, typename T, typename ...Args>
  static void call(F f, const T&, Args... args) {
     f(args...);
  }
};

这需要将实现更改delayed_dispatch()为：

  void delayed_dispatch() {
     dispatcher<Args...>::impl(func, params);
  }

这是通过递归地将其std::tuple转换为参数包来实现的。call_or_recurse需要作为特化来终止与实际调用的递归，它只是解包完成的参数包。

我不确定这无论如何是一个“更好”的解决方案，但它是另一种思考和解决它的方式。

作为另一种替代解决方案，您可以使用enable_if, 来形成比我以前的解决方案更简单的东西：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>

void f(int a, double b, void* c) {
  std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later {
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  template <typename ...Actual>
  typename std::enable_if<sizeof...(Actual) != sizeof...(Args)>::type
  delayed_dispatch(Actual&& ...a) {
    delayed_dispatch(std::forward<Actual>(a)..., std::get<sizeof...(Actual)>(params));
  }

  void delayed_dispatch(Args ...args) {
    func(args...);
  }
};

int main() {
  int a=666;
  double b = -1.234;
  void *c = NULL;

  save_it_for_later<int,double,void*> saved = {
                                 std::tuple<int,double,void*>(a,b,c), f};
  saved.delayed_dispatch();
}

第一个重载只是从元组中再获取一个参数并将其放入参数包中。第二个重载采用匹配的参数包，然后进行真正的调用，第一个重载在第二个可行的唯一情况下被禁用。

score 2 · Accepted Answer

我使用 C++14 std::index_sequence （和函数返回类型作为模板参数 RetT）的 Johannes 解决方案的变体：

template <typename RetT, typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
    RetT (*func)(Args...);
    std::tuple<Args...> params;

    save_it_for_later(RetT (*f)(Args...), std::tuple<Args...> par) : func { f }, params { par } {}

    RetT delayed_dispatch()
    {
        return callFunc(std::index_sequence_for<Args...>{});
    }

    template<std::size_t... Is>
    RetT callFunc(std::index_sequence<Is...>)
    {
        return func(std::get<Is>(params) ...);
    }
};

double foo(int x, float y, double z)
{
  return x + y + z;
}

int testTuple(void)
{
  std::tuple<int, float, double> t = std::make_tuple(1, 1.2, 5);
  save_it_for_later<double, int, float, double> saved (&foo, t);
  cout << saved.delayed_dispatch() << endl;
  return 0;
}

c++ - “解包”元组以调用匹配的函数指针

8 回答 8

Related

Reference