C++模板index_sequence使用示例详解

integer_sequence 是 c++ 14中新增加的一个元编程工具，其衍生出来的还有如 index_sequence、make_index_sequence、index_sequence_for等辅助工具，现在，让我们来浅尝一下这些东西吧！

integer_sequence

integer_sequence 其实没有什么特殊的，就是一个类

只不过他是index_sequence的基础

1. template<typename _Tp, _Tp... _Idx> 
2.   struct integer_sequence 
3.   { 
4. typedef _Tp value_type; 
5. static constexpr size_t size() noexcept { return sizeof...(_Idx); } 
6.   }; 

index_sequence

index_sequence 会在编译期生成一个从0开始的序列

然后你就可以对其进行一些奇奇怪怪的操作

1. template <size_t... N> void print(std::index_sequence<N...>) { 
2.   std::vector<int> res; 
3.   (void)std::initializer_list<int>{ 
4.   ((res.push_back(N), std::cout << N << " "), 0)...}; 
5.   std::for_each(res.begin(), res.end(), [](int x) {std::cout << x << " ";}); 
6. } 
7. int main() { 
8.   auto t = std::make_index_sequence<10>(); 
9.   print(t); 
10.   return 0; 
11. } 

比如 ((res.push_back(N), std::cout << N << " "), 0)...这句话，就会在编译期被展开

这里展开在了一个初始化列表中，小技巧

make_index_sequence

那么，index_sequence 是如何生成的呢？

有两种形式

• 编译器内建
• 递归式的生成

第二种方式嘛还是用到了元编程的惯用伎俩，特化，递归式的编程

1. template <int... N> struct index_seq {}; 
2. template <int N, int... M> 
3. struct make_index_seq : public make_index_seq<N - 1, N - 1, M...> {}; 
4. template <int... M> struct make_index_seq<0, M...> : public index_seq<M...> {}; 

对齐使用也是一样的形式

1. template <int... N> void print(index_seq<N...>) { 
2.   (void)std::initializer_list<int>{((std::cout << N << " "), 0)...}; 
3. } 
4. int main() { 
5.   auto r = make_index_seq<100>(); 
6.   print(r); 
7.   return 0; 
8. } 

使用场景

刚才，看见了print去打印的时候打印了 0-(N-1)的元素

那么，这个行为是在编译期展开的，我们就可以用到其他需要常量的地方

比如一个简单的需求：

打印tuple！

1. template <typename T, typename F, int...N> 
2. void exec_for_tuple(const T& tup, F&& func, index_seq<N...>) { 
3.   (void)std::initializer_list<int> { 
4.   (func(std::get<N>(tup)), 0)... 
5.   }; 
6. } 
7. template <typename Func, typename ...Arg> 
8. void for_tuple(Func&& func, std::tuple<Arg...> tuple) { 
9.   exec_for_tuple(tuple, std::forward<Func>(func), make_index_seq<sizeof...(Arg)>()); 
10. } 

exec_for_tuple部分应该非常好懂，但是为什么中间还要再转发一层呢？

因为tuple元素的个数我们不能直接获取到，我们写的又要是一个通用的函数

所以要通过 sizeof...(arg) 这种伎俩来将其元素个数计算出来

如何调用呢？

如下所示：

1. std::tuple<int, int, double> tuple{1, 2, 3.0}; 
2. for_tuple([](auto t) { 
3.   std::cout << t << " "; 
4. }, tuple); 

index_sequence_for

那么，看到现在，你知道 index_sequence_for又是何物吗？

其实吧，刚才就已经见过 index_sequence_for这个东西了

其实就是计算可变长模板参数的个数，然后将其长度做成一个sequence出来

1. template<typename... _Types> 
2. using index_sequence_for = make_index_seq<sizeof...(_Types)>; 

结语

index_sequence 是一个不起眼的家伙，可能你平时都不会去了解它，但是这个东西的用途还是有很多的，你想想，编译器制造一串序列的能力，在tuple这种模板中，使用其是不是更加方便了，在bind这种模板中的参数上，若是使用它，是不是更加灵活好些了。

其实和tuple一个道理，在平常编程中，你也许不会使用它，但是在模板编程中，这是比较好的一个工具。