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C++折叠表达式:简洁高效的编程利器

时间:2024-04-23 11:10:59  来源:微信公众号  作者:AI让生活更美好

作为引入的新特性之一,折叠表达式在代码编写中展现了其强大的功能和简洁高效的特点。

什么是折叠表达式?

首先,让我们了解一下什么是折叠表达式。折叠表达式是一种用于模板元编程和泛型编程的特性,它允许我们以更简洁的方式处理参数包(parameter pack)中的参数。

在C++17之前,我们需要使用递归函数或者展开表达式(unpacking expression)来处理参数包,而折叠表达式的出现使得这一过程变得更加简洁和直观。

折叠表达式的语法

折叠表达式的语法形式如下:

(expression op ... op pack)
(pack op ... op expression)
(expression op ... op pack op ... op expression)

其中,op表示操作符,可以是二元操作符或者逗号。expression是任意表达式,pack表示参数包。

折叠表达式的用法 折叠表达式主要有两种用法:展开左侧(left folding)和展开右侧(right folding)。接下来,我们将分别介绍这两种用法。

1.展开左侧 

展开左侧的折叠表达式形式为:

(... op pack)

其中,op表示操作符,pack表示参数包。这种形式的折叠表达式从左侧开始展开,将操作符作用于参数包中的每个元素,直到参数包为空。

让我们通过一个简单的例子来说明展开左侧的折叠表达式:

#include <IOStream>
template<typename... Args>
auto sum(Args... args) {
    return (... + args);
}

int mAIn() {
    std::cout << sum(1, 2, 3, 4, 5) << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中,sum函数接受任意数量的参数,并返回它们的和。使用折叠表达式(... + args),我们可以简洁地实现了对参数包中所有参数求和的操作。

2.展开右侧 

展开右侧的折叠表达式形式为:

(pack op ...)

与展开左侧相反,展开右侧的折叠表达式从右侧开始展开,将操作符作用于参数包中的每个元素,直到参数包为空。

让我们看一个例子:

#include <iostream>
template<typename... Args>
auto sum(Args... args) {
    return (args + ...);
}

int main() {
    std::cout << sum(1, 2, 3, 4, 5) << std::endl;
    return 0;
}

这个例子与之前的例子相似,只是使用了右侧折叠表达式(args + ...)。它实现了同样的功能,即对参数包中所有参数求和。

折叠表达式的应用场景

折叠表达式可以用来递归处理参数包中的参数,避免了手动编写递归函数的复杂性。例如,我们可以使用折叠表达式来实现对参数包中所有参数求和的操作,而不需要手动编写递归函数。

以下是折叠表达式在不同场景下的应用:对参数包求和、逻辑与操作和参数包展开。

#include <iostream>

//对参数包求和
template<typename... Args>
auto sum(Args... args) {
    return (... + args); // 折叠表达式
}

//逻辑与操作
template<typename... Args>
bool logical_and(Args... args) {
    return (... && args); // 折叠表达式
}

//参数包展开
template<typename... Args>
void expand(Args... args) {
    (std::cout << ... << args) << std::endl; // 折叠表达式
}

int main() 
{
    std::cout << sum(1, 2, 3, 4, 5) << std::endl; 
    // 输出:15
    std::cout << std::boolalpha << logical_and(true, true, false, true) << std::endl; 
    // 输出:false
    expand(1, 'a', 3.14, "hello"); 
    // 输出:1a3.14hello
    return 0;
}

在这个例子中,我们定义了四个函数模板:sum用于求和操作,logical_and用于逻辑与操作,expand用于展示参数包展开操作。然后在main函数中调用这些函数模板,并输出结果。



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