如何使用模板元編程來迭代元組元素並對 C 中的每個元素應用特定函數？

使用函數迭代元組元素

在C 中，我們經常遇到涉及對元組的每個元素進行操作的程式碼。以下程式碼片段突出顯示了我們想要自訂此過程的場景：

<code class="cpp">template<typename... Ts>
struct TupleOfVectors {
  std::tuple<std::vector<Ts>...> tuple;

  void do_something_to_each_vec() {
    // Question: I want to do this:
    // "for each (N)": do_something_to_vec<N>()
    // How?
  }

  template<size_t N>
  void do_something_to_vec() {
    auto &vec = std::get<N>(tuple);
    // do something to vec
  }
};</code>

目標是迭代元組的元素並對每個元素應用特定的函數。這種模式在處理具有可變長度向量的資料結構時經常遇到。

擁抱模板元編程

為了實現此功能，我們可以利用模板元編程，特別是' for_each' 模式。這種方法依賴於生成編譯時整數序列來充當元組元素的索引。

<code class="cpp">namespace detail
{
    template<int... Is>
    struct seq { };

    template<int N, int... Is>
    struct gen_seq : gen_seq<N - 1, N - 1, Is...> { };

    template<int... Is>
    struct gen_seq<0, Is...> : seq<Is...> { };
}</code>

應用函子模式

接下來，我們介紹函數模板迭代元組元素：

<code class="cpp">#include <tuple>

namespace detail
{
    template<typename T, typename F, int... Is>
    void for_each(T& t, F f, seq<Is...>)
    {
        auto l = { (f(std::get<Is>(t)), 0)... };
    }
}

template<typename... Ts, typename F>
void for_each_in_tuple(std::tuple<Ts...> const& t, F f)
{
    detail::for_each(t, f, detail::gen_seq<sizeof...(Ts)>());
}</code>

定義向量元組

最後，我們將此「for_each_in_tuple」機制整合到「TupleOfVectors」結構中：

<code class="cpp">template<typename... Ts>
struct TupleOfVectors
{
    std::tuple<std::vector<Ts>...> t;

    void do_something_to_each_vec()
    {
        for_each_in_tuple(t, tuple_vector_functor());
    }

    struct tuple_vector_functor
    {
        template<typename T>
        void operator()(T const &v)
        {
            // Perform custom action on the vector
        }
    };
};</code>

該解決方案提供了一種高效靈活的方式來操作元組的每個元素，使其成為C 語言中複雜資料處理任務的強大工具。

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