简述

可变参数模板（Variadic Template）是C++11引入的新特性，让模板编程更容易，且在运行时更少占用内存。

在C++11之前，实现函数对象（functors）或元组(tuple)工具的时候局限性非常大，往往需要不断重复编写代码实现多参数支持。有了可变参数模板，代码可以得到大量简化。

可变参数模板的形式定义

可变参数模板可用于函数：

template<typename... Arguments>
void SampleFunction(Arguments... parameters);

也可用于类：

template<typename... Arguments>
class SampleClass{
...
    SampleClass(Arguments&&... parameters) : data{std::forward<T>(t)...}{
    }
...
};

或者类的继承关系：

template<typename... BaseClasses>
class SampleClass : BaseClasses... {
};

省略句法(ellipsis syntax)的使用

当省略句法出现在形式参数的左边时，表示声明一个形参包（parameter pack）；而当其出现在形式参数的右边时，表示应该将形参包解包作为各自独立的实参们。

实参调用的次序和顺序

由于C++中函数参数的评估顺序并无指定标准，可能的执行顺序是不固定的。

实例：代替C风格printf

一般需要两个步骤来实现可变参数模板函数。第一步，定义泛型函数，这一般是递归逻辑。第二步，定义一个非泛型的终结函数。

C风格可变参数的printf并不是类型安全的，现在可以通过可变参数模板实现类型安全。

// terminal case
void printf(const char *s)
{
    while (*s) {
        if (*s == '%') {
            if (*(s + 1) == '%') {
                ++s;
            }
            else {
                throw std::runtime_error("invalid format string: missing arguments");
            }
        }
        std::cout << *s++;
    }
}

// general case
template<typename T, typename... Args>
void printf(const char *s, T value, Args... args)
{
    while (*s) {
        if (*s == '%') {
            if (*(s + 1) == '%') {
                ++s;
            }
            else {
                std::cout << value;
                s += 2; // this only works on 2 characters format strings ( %d, %f, etc ). Fails miserably with %5.4f
                printf(s, args...); // call even when *s == 0 to detect extra arguments
                return;
            }
        }
        std::cout << *s++;
    }    
}

性能优化

虽然可变参数模板在具体的实现逻辑上是递归的，但是实际应用中，可变参数模板都是在编译期间预先生成函数调用（并不是递归!）的内联代码，且函数调用序列往往不长，超过5～6个可变调用的情况极少(参考EliBendersky14)。相对而言，C语言的可变参数机制只能在运行期间执行。所以可变参数模板是性能优化的一个极好选择。

参考资料

EliBendersky14,

修订记录

• 0.1版本 2017-04-19 简单框架。