C++11：可变参数

1、介绍

C++中可以进行函数重载，对于同样的函数可以不同的参数进行运算。但是有时候我们无法提前知道应该像函数传递多少个参数（如printf函数），这时候需要我们的函数能够接受可变数量的参数。C++11中提供了两个方法，initializer_list标准库类型和可变参数模板。前者使用与实参的类型一致，但是个数不定的情况；后者适用于实参的类型不定，个数也不定的情况。

2、initializer_list类

如果函数的实参数量未知但是全部实参的类型相同，那么可以使用initializer_list类型的形参。

initializer_list提供的操作：

initializer_list lst; //默认初始化
lst1(lst); //拷贝lst到lst1，但是是浅拷贝，lst1和lst共享元素
lst2 = lst; //同lst1(lst);
lst.size(); //返回lst中元素的数量
lst.begin(); //返回lst中首元素的指针
lst.end(); //返回lst中尾元素下一位置的指针

initializer_list的使用：

void print_msg(initializer_list lst)
{
    cout << "message() " << ':';
    for (auto p = lst.begin(); p != lst.end(); ++p)
    {
        cout << *p << ',';
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
  int in;
  cin >> in;
  if(in > 0)
  {
    print_msg("the", "input", "is", to_string(in));
  }
  else
    print_msg("negative");
}

在上面的简单例子中，一个向print_msg传递了四个参数，一个向print_msg传递了一个参数，这些参数的类型都是string类型。

3、可变参数模板

可变参数模板是可以接受可变数目参数的模板函数或者模板类。可变数目的参数被称为参数包，存在两种参数包：模板参数包，表示0个或多个模板参数；函数参数包，表示0个或者多个函数参数。

定义可变函数模板：

template 
void func(const T &t, const Args& ... rest);

上面的声明中func是可变参数函数模板，包含一个类型为T参数t，和一个名为Args的模板参数包，这个包表示0个或者多个额外类型的参数。func中的函数参数列表包含一个const T &的参数类型，还包含一个名为rest的函数参数包，表示0个或多个函数参数。

在调用可变参数函数模板的时候，编译器会自动推断：

int i = 0;
double d = 3.14;
string s = "str";
func(i, s, 1, d);
func(s, 1, "ghel");
func(d, s);
func("sss");

//对于上述的四个函数调用，编译器会为func实例化出四个不同的版本
void func(const int&, const string&, const int&, const double&);
void func(const string&, const int&, const string&);
void func(const double&, const string&);
void func(const string&);

编写可变函数模板：

template
ostream &print(ostream &os, const T& t)
{
  return os << t;
}
template
ostream &print(ostream &os,  const T& t, const Args&... rest)
{
  os << t << ' ';
  return print(os, rest...);
}

可变参数函数通常是递归的，第一步调用处理包中的第一个实参，然后用剩余实参调用自己。为了终止递归，还需要定义一个非可变参数的版本（上述中的第一个print，只接受一个流和一个对象）。

用于终止递归的函数必须在可变参数模板函数之前定义。

上述的可变参数版本的print函数接受三个参数：一个ostream&，一个const T&，一个参数包。但是在函数内部的递归调用中只传递了两个实参，其结果就是rest中的第一个实参被绑定到t，剩余的实参形成下一个print调用的参数包。因此在每个调用中，包中的一个实参被移除，成为绑定到t的实参，即给定调用：

print(cout, i, s, 1);
//递归调用的过程如下：
print(cout, i, s, 1);
print(cout, s, 1);
print(cout, 1); //调用非可变参数版本的print，终止递归

注意：当定义可变参数版本的函数的时候，非可变参数版本的声明必须在作用域中，否则可变参数版本函数会无线递归。

总结

C++11提供两个可变参数的解决方案，一个是initializer_list类，一个是可变参数模板。这两个方法对于不同参数甚至是未知参数个数与类型的情况下，对实参执行相同操作的函数定义和实现提供了方便，省去大量的重载。（其中还有一个省略符形参 ... 但是这个常用于兼容C和C++代码，因为省略符形参仅仅用于C和C++通用的类型，这里就不介绍了）