C++ 11 tuple & 可变参数模板

C++ 11中引入的tuple是一个N元组。它相当于有N个成员的结构体，只不过这个结构体的成员都是匿名的。tuple中有两个特殊的函数，一个是head()，用于获取第一个成员的值，另一个是tail()，用于获取剩下所有成员的值，tail()本身又是一个tuple。这样，如果我们想取tuple中第二个成员的值，则可以先取tail()的值，再取tail()的head()的值。当然，这样使用的话比较麻烦，所以C++ 11提供了get函数通过索引来获取tuple中某个成员的值。另外，通过make_tuple可以很方便地构造一个tuple对象。有关tuple使用的例子可以参考下面的代码。

tuple<int, char, string> tupInfo(10, 'A', "hello world");
int a = tupInfo.head();
int a2 = tupInfo.tail().head();
tuple<char, string> tupTail = tupInfo.tail();
int b = get<0>(tupInfo);
char c = get<1>(tupInfo);
string s = get<2>(tupInfo);
前面说过，tuple是一个N元组，而N的个数是没有限制的，也就是说，tuple可以包含0个、1个、2个或更多的元素，每个元素的类型则通过模板参数指定。那么，tuple是如何做到这些的呢？答案是可变参数模板。学习C++的人应当对printf函数都非常熟悉，printf的一个特点就是它的参数个数是可变的。而在C++ 11中，则允许模板的参数个数也是可变的。下面是一个模板参数可变的函数模板，用于获取传入的参数的个数。

template<typename... Args>
UINT GetParameterCount(Args... args)
{
return sizeof...(args);
}

可以看到，可变参数模板使用typename再加...来表示模板参数包，使用Args再加...来表示函数参数包。上面代码中的sizeof...专门用于获取函数参数包中参数的个数，它的参数必须是一个函数参数包类型的对象。熟悉了可变参数模板的基本语法后，下面我们使用它来编写一个Print函数，该函数的参数个数和类型都是可变的，它简单地输出传入的各个参数的值，值之间用逗号进行分割，并在输出最后一个参数的值后自动换行。

template<typename T>
void Print(T value)
{
cout << value << endl;
}
template<typename Head, typename... Rail>
void Print(Head head, Rail... rail)
{
cout << head << ",";
Print(rail...);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
Print(1);                  // 输出：1
Print(1, "hello");         // 输出：1,Hello
Print(1, "hello", 'H');    // 输出：1,Hello,H
return 0;
}

在上面的代码中，我们先定义了一个只有一个模板参数的函数模板，它简单地输出传入的参数的值。然后又定义了一个可变参数的函数模板，它输出第一个参数的值，然后递归地调用自己。注意rail...这种写法，它表示将函数参数包分割成一个一个的参数，并传入Print中。这样，函数参数包中的第一个参数传递给head，剩余的参数又重新构成一个函数参数包传递给rail。当递归调用到函数参数包中只有一个参数时，则会调用只有一个模板参数的Print函数。

理解了可变模板参数的使用原理后，我们再来编写一个自己的Printf函数。

void MyPrintf(const char *pszText)
{
assert(pszText != NULL);

cout << pszText;
}

template<typename T, typename... Args>
void MyPrintf(const char *pszText, T value, Args... args)
{
assert(pszText != NULL);

while (*pszText)
{
if (*pszText == '%' && *++pszText != '%')
{
cout << value;
MyPrintf(++pszText, args...);
return;
}
cout << *pszText++;
}
}

调用MyPrintf函数时的推理过程与Print的推理过程类似，这里就不再赘述了。另外，如果想更深入地学习可变参数模板，还可以参阅tuple的源代码，或者自己动手实现一个简化版的tuple。