可变参数模板：生成一对相邻元素的元组

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我的目标是做一些事情，例如，

pairs<1,2,3,4>()

有退货类型

std::tuple<some_other_type<1,2>, some_other_type<2,3>, some_other_type<3,4>>

我想知道这是否可能与C ++模板元编程，以及如何实现它。为了实际生成该值，似乎我可以使用tuple_cat递归地连接到输出，但我发现很难表达返回类型，因为它本身是可变参数并且实际上是模板参数数量的函数。使情况复杂化，如果我去了tuple_cat路由，似乎我也必须重载函数以使元组连接到，并且连接将在运行时发生，而不是编译时。我在野鹅追逐吗？

c++ templates c++11 variadic-templates
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这是一种方法。鉴于你的班级模板some_other_type：

template<int I, int J>
struct some_other_type { };

并给出了一些隐藏在detail名称空间中的机制：

namespace detail
{
    template<int... Is>
    struct pairs { };

    template<int I, int J>
    struct pairs<I, J> 
    { 
        using type = std::tuple<some_other_type<I, J>>; 
    };

    template<int I, int J, int... Is>
    struct pairs<I, J, Is...>
    {
        using type = decltype(std::tuple_cat(
                std::tuple<some_other_type<I, J>>(),
                typename pairs<J, Is...>::type()));
    };
}

您可以提供一个实例化辅助类模板的简单函数：

template<int... Is>
typename detail::pairs<Is...>::type pairs()
{
    return typename detail::pairs<Is...>::type();
}

以下是您将如何使用它（以及测试用例）：

#include <type_traits>

int main()
{
    auto p = pairs<1, 2, 3, 4>();

    // Won't fire!
    static_assert(
        std::is_same<
            decltype(p),
            std::tuple<
                some_other_type<1,2>,
                some_other_type<2,3>,
                some_other_type<3,4>>
            >::value,
            "Error!");
}

最后，这是一个live example。

改进:(为什么在写<1, 2, 3, 4>时写<1, 5>）？

还可以扩展上述解决方案，以便不需要手动将最小值和最大值之间的每个数字写为pairs()的模板参数。鉴于下面的额外机制，再次隐藏在detail名称空间中：

namespace detail
{
    template <int... Is>
    struct index_list { };

    template <int MIN, int N, int... Is>
    struct range_builder;

    template <int MIN, int... Is>
    struct range_builder<MIN, MIN, Is...>
    {
        typedef index_list<Is...> type;
    };

    template <int MIN, int N, int... Is>
    struct range_builder : public range_builder<MIN, N - 1, N - 1, Is...>
    { };

    // Meta-function that returns a [MIN, MAX) index range
    template<int MIN, int MAX>
    using index_range = typename range_builder<MIN, MAX>::type;

    template<int... Is>
    auto pairs_range(index_list<Is...>) -> decltype(::pairs<Is...>())
    {
        return ::pairs<Is...>();
    }
}

可以定义辅助函数pairs_range()，它接受2个模板参数，用于定义范围[begin, end) - 其中不包括end，采用标准库的样式：

template<int I, int J>
auto pairs_range() -> decltype(pairs_range(detail::index_range<I, J>()))
{
    return pairs_range(detail::index_range<I, J>());
}

这就是人们如何使用它（包括测试用例）：

int main()
{
    // Won't fire!
    static_assert(
        std::is_same<
            decltype(pairs_range<1, 5>()),
            decltype(pairs<1, 2, 3, 4>())
            >::value,
            "Error!");
}

再次，这是一个live example。

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这是我的版本（live here），100％编译时，将新参数列表作为类型返回（不是函数返回）：

首先，让我们定义我们的结果结构：

template<int a, int b>
struct tpair
{
};

template<typename... p>
struct final_
{
};

关键点是连接参数包。这是将完成工作的结构：

template<typename a, typename b>
struct concat
{
};

template<typename a, typename... b>
struct concat<a, final<b...>>
{
   typedef final_<a,b...> type;
};

现在，结构用于“配对”您的列表。通常，它将以奇数个值失败：

template<int a, int b, int... values>
struct pairize
{
   // Choose one of the following versions:
   // First version: only non-overlapping pairs : (1,2) (3,4) ...
   typedef typename concat<tpair<a,b>, typename pairize<values...>::type>::type type;
   // Second version: overlapping pairs : (1,2) (2,3) (3,4)...
   typedef typename concat<tpair<a,b>, typename pairize<b,values...>::type>::type type; 
};

template<int a, int b>
struct pairize<a,b>
{
   typedef final_<tpair<a,b>> type; 
};

在实例中，还有一个代码将参数包中所有类型的名称输出到控制台，并使用demangling作为测试（使用比不完整类型技巧更有趣）。

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现在，让我们用indices尝试它，没有递归（当然，除了索引）：

#include <tuple>

template< std::size_t... Ns >
struct indices
{
    typedef indices< Ns..., sizeof...( Ns ) > next;
};

template< std::size_t N >
struct make_indices
{
    typedef typename make_indices< N - 1 >::type::next type;
};

template<>
struct make_indices< 0 >
{
    typedef indices<> type;
};

template< std::size_t, std::size_t >
struct sometype {};

template< typename, typename, typename >
struct make_pairs;

template< std::size_t... Ns, std::size_t... Ms, std::size_t... Is >
struct make_pairs< indices< Ns... >, indices< Ms... >, indices< Is... > >
{
  using type = decltype( std::tuple_cat(
    std::declval< typename std::conditional< Is % 2 == 1,
                                             std::tuple< sometype< Ns, Ms > >,
                                             std::tuple<> >::type >()...
  ));
};

template< std::size_t... Ns >
using pairs = typename make_pairs< indices< 0, Ns... >, indices< Ns..., 0 >,
                typename make_indices< sizeof...( Ns ) + 1 >::type >::type;

int main()
{
  static_assert( std::is_same< pairs<1,2,4,3,5,9>,
    std::tuple< sometype<1,2>, sometype<4,3>, sometype<5,9> > >::value, "Oops" );
}

（好吧，我有点作弊：std::tuple_cat本身可能是递归的;）

更新：好的，我应该更仔细地阅读这个问题。这是产生所需结果的版本（如上所述indices / make_indices）：

template< std::size_t, std::size_t >
struct sometype {};

template< typename, typename, typename >
struct make_pairs;

template< std::size_t... Ns, std::size_t... Ms, std::size_t... Is >
struct make_pairs< indices< Ns... >, indices< Ms... >, indices< Is... > >
{
  using type = decltype( std::tuple_cat(
    std::declval< typename std::conditional< Is != 0 && Is != sizeof...( Is ) - 1,
                                             std::tuple< sometype< Ns, Ms > >,
                                             std::tuple<> >::type >()...
  ));
};

template< std::size_t... Ns >
using pairs = typename make_pairs< indices< 0, Ns... >, indices< Ns..., 0 >,
                typename make_indices< sizeof...( Ns ) + 1 >::type >::type;

int main()
{
  static_assert( std::is_same< pairs<1,2,3,4>,
    std::tuple< sometype<1,2>, sometype<2,3>, sometype<3,4> > >::value, "Oops" );
}
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