使用c++20概念查找参数包的第n个元素

Question

我正在寻找一种非递归的现代方法（至少可以使用 gcc 和 clang 进行编译）来查找可变参数包的 𝑛^th 元素。事实上，似乎存在这样一个使用 c++20 概念的解决方案：Kris Jusiak 在 CppCon、CppNow 和 Meeting Cpp 上发表了演讲nth pack element，所有这些都在 2022 年进行，并且都可以在 YouTube 上找到； Alex Dathskovsky 写了一篇 LinkedIN 文章 Nth element variadic pack extract (https://www.linkedin.com/pulse/nth-element-variadic-pack-extraction-alex-dathskovsky-)；当然还有其他地方可以找到这种情况。这两种解决方案非常相似，据称都表现得很好；我将在下面包括前者。遗憾的是，上述示例都无法编译。这是 Jusiak 演讲中给出的编译器资源管理器链接 (https://godbolt.org/z/WPhe5MerW)，下面是副本：

#include <cstddef> // adding #include <concepts> changes nothing
#include <utility>

template <typename, std::size_t> concept prefix = true;

template <auto N>
constexpr auto nth_element(auto... args) {
  return [&]<auto... Is>(std::index_sequence<Is...>) {
    return [] (prefix<Is> auto..., auto arg, auto...) {
      return arg;
    }(args...);
  }(std::make_index_sequence<N>());
}

static_assert(1 == nth_element<0>(1));
static_assert(1 == nth_element<0>(1, 2));
static_assert(2 == nth_element<1>(1, 2));        // this line throws an error
static_assert(1 == nth_element<0>(1, 2, 3));
static_assert(2 == nth_element<1>(1, 2, 3));     // and this one
static_assert(3 == nth_element<2>(1, 2, 3));     // and this one

这不能在本地编译，也不能在 godbolt 上编译。评论是我自己的。以下是

gcc

的抱怨归结为：

<source>:10:27: error: mismatched argument pack lengths while expanding 'prefix<auto:2, Is>'
   9 |     return [] (prefix<Is> auto..., auto arg, auto...) {

和

clang

s：

<source>:9:31: note: because substituted constraint expression is ill-formed: pack expansion
contains parameter packs 'auto:1' and 'Is' that have different lengths (0 vs. 1)
    9 |     return [] (prefix<Is> auto..., auto arg, auto...) {

这似乎会导致“约束不满足”，因此模板参数推导/替换失败，导致第 9 行中的嵌套 lambda 没有匹配（函数）调用。

我尝试四处寻找，但无济于事。不确定是因为

免责声明

我不是专业人士，还是真的有点棘手！我不知道该怎么办。我尝试过一些愚蠢的事情，比如到处添加和删除省略号，比如前缀概念中的 std::size_t...，或者我们有问题的 lambda 中的

prefix<Is...>

，但都没有帮助。 LinkedIN 的帖子和会议演讲也试图对其进行分解，我希望能够充分消化这些内容，以便能够找到解决方案 - 但事实并非如此。我真诚地为没有提供更好的尝试而道歉。是的，存在其他可行的解决方案，并且可以在上述来源中找到一些解决方案，但我特别有兴趣获得其中一个使用概念进行编译的解决方案。我还发现了一些可能有用且相关的 SO 帖子，但我无法弄清楚如何使用它们来提供帮助。许多提供递归作为解决方案。

扩展 std::index_sequence 和可变参数包时参数包长度不匹配（请参阅 questions/74805917/mismatched-argument-pack-lengths-while-expanding-stdindex-sequence-and-variadi）

• 如何迭代参数包（参见 questions/71985500/how-to-iterate-over-a-parameter-pack）
• 如何迭代打包的可变参数模板参数列表？问题/7230621/如何迭代打包变量模板参数列表
• 模板参数包访问第 N 个类型和第 N 个元素（参见 questions/20162903/template-parameter-packs-access-nth-type-and-nth-element）
• C++：迭代元组时忽略候选模板（请参阅 questions/68299663/c-candidate-template-ignored-when-iteating-over-tuple）
任何有关这方面的指导或帮助将不胜感激！

现在，也许这篇文章已经太长了，下面的内容可能更适合作为（单独的）后续问题，但在 Andrei Alexandrescu 的 CppCon 2021 演讲中

---

安全地拥抱（并销毁）变体类型

（位于YouTube）他建议将以下内容添加到标准中以帮助处理参数包：

template<typename... Ts> struct type_sequence {};
//
template<typename... Ts> struct head;
template<typename T, typename... Ts>
struct head<type_sequence<T, Ts...>>
{
  using type = T;
};
template<typename T>
using head_t = typename head<T>::type;
//
template<typename... Ts> struct tail;
template<typename T, typename... Ts>
struct tail<type_sequence<T, Ts...>>
{
  using type = type_sequence<Ts...>;
};
template<typename T>
using tail_t = typename tail<T>::type;
//
template<typename T, typename List> struct cons;
template<typename T, typename... Ts>
struct cons<T, type_sequence<Ts...>>
{
  using type = type_sequence<T, Ts...>;
};
template<typename T, typename List>
using cons_t = typename cons<T, List>::type;

我想知道在寻找包中第 𝑛

th

元素的概念扩展解决方案中，我们是否能够找到一种方法来用这个 ^{std::index_sequence} 替换

type_sequence

。预先感谢您！

Answer 1

#include <array>
#include <tuple>

template <std::size_t N, typename... args_t>
constexpr auto nth_element(args_t... args)
{
    return std::get<N>(std::forward_as_tuple(args...));
}

int main()
{
    static_assert(1 == nth_element<0>(1));
    static_assert(1 == nth_element<0>(1, 2));
    static_assert(2 == nth_element<1>(1, 2));        // this line throws an error
    static_assert(1 == nth_element<0>(1, "Hello", 3.0));
    static_assert(2 == nth_element<1>(1, 2, 3));     // and this one
    static_assert(3 == nth_element<2>(1, 2, 3));     // and this one
}