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折叠表达式 (自 C++17 起)

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表达式
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运算符
转换
 
模板
 

使用二元运算符将 参数包 归约（折叠）。

内容

[编辑] 语法

( 包 op ... ) (1)
( ... op 包 ) (2)
( 包 op ... op 初始化 ) (3)
( 初始化 op ... op 包 ) (4)
1) 一元右折叠。
2) 一元左折叠。
3) 二元右折叠。
4) 二元左折叠。
op - 以下 32 个 *二元* 运算符中的任何一个：+ - * / % ^ & | = < > << >> += -= *= /= %= ^= &= |= <<= >>= == != <= >= && || , .* ->*。在二元折叠中，两个 op 必须相同。
pack - 包含未展开的 参数包 且在顶层不包含优先级低于强制转换的运算符（形式上，cast-expression）的表达式
init - 不包含未展开的 参数包 且在顶层不包含优先级低于强制转换的运算符（形式上，cast-expression）的表达式

注意，打开和关闭括号是折叠表达式的必需部分。

[编辑] 解释

*折叠表达式* 的实例化按如下方式扩展表达式 e

1) 一元右折叠 (E op ...) 变为 (E1 op (... op (EN-1 op EN)))
2) 一元左折叠 (... op E) 变为 (((E1 op E2) op ...) op EN)
3) 二元右折叠 (E op ... op I) 变为 (E1 op (... op (EN−1 op (EN op I))))
4) 二元左折叠 (I op ... op E) 变为 ((((I op E1) op E2) op ...) op EN)

(其中 N 是包展开中的元素数量)

例如：

template<typename... Args>
bool all(Args... args) { return (... && args); }
 
bool b = all(true, true, true, false);
// within all(), the unary left fold expands as
//  return ((true && true) && true) && false;
// b is false

当一元折叠与长度为零的包展开一起使用时，仅允许以下运算符

1) 逻辑与 (&&)。空包的值为 true。
2) 逻辑或 (||)。空包的值为 false。
3) 逗号运算符 (,)。空包的值为 void()。

[编辑] 注释

如果用作 init 或 pack 的表达式在顶层具有优先级低于强制转换的运算符，则必须将其括起来

template<typename... Args>
int sum(Args&&... args)
{
//  return (args + ... + 1 * 2);   // Error: operator with precedence below cast
    return (args + ... + (1 * 2)); // OK
}
特性测试宏 值 Std 特性
__cpp_fold_expressions 201603L (C++17) 折叠表达式

[编辑] 示例

运行此代码
#include <climits>
#include <concepts>
#include <cstdint>
#include <iostream>
#include <limits>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include <vector>
 
// Basic usage, folding variadic arguments over operator<< 
template<typename... Args>
void printer(Args&&... args)
{
    (std::cout << ... << args) << '\n';
}
 
// Folding an expression that uses the parameter pack directly over operator,
template<typename... Ts>
void print_limits()
{
    ((std::cout << +std::numeric_limits<Ts>::max() << ' '), ...) << '\n';
}
 
// Both a fold over operator&& using the parameter pack
// and over operator, using the variadic arguments
template<typename T, typename... Args>
void push_back_vec(std::vector<T>& v, Args&&... args)
{
    static_assert((std::is_constructible_v<T, Args&&> && ...));
    (v.push_back(std::forward<Args>(args)), ...);
}
 
// Using an integer sequence to execute an expression
// N times by folding a lambda over operator,
template<class T, std::size_t... dummy_pack>
constexpr T bswap_impl(T i, std::index_sequence<dummy_pack...>)
{
    T low_byte_mask = static_cast<unsigned char>(-1);
    T ret{};
    ([&]
    {
        (void)dummy_pack;
        ret <<= CHAR_BIT;
        ret |= i & low_byte_mask;
        i >>= CHAR_BIT;
    }(), ...);
    return ret;
}
 
constexpr auto bswap(std::unsigned_integral auto i)
{
    return bswap_impl(i, std::make_index_sequence<sizeof(i)>{});
}
 
int main()
{
    printer(1, 2, 3, "abc");
    print_limits<uint8_t, uint16_t, uint32_t>();
 
    std::vector<int> v;
    push_back_vec(v, 6, 2, 45, 12);
    push_back_vec(v, 1, 2, 9);
    for (int i : v)
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    static_assert(bswap<std::uint16_t>(0x1234u) == 0x3412u);
    static_assert(bswap<std::uint64_t>(0x0123456789abcdefull) == 0xefcdab8967452301ULL);
}

输出

123abc
255 65535 4294967295 
6 2 45 12 1 2 9

[编辑] 参考

  • C++23 标准 (ISO/IEC 14882:2024)
  • 7.5.6 折叠表达式 [expr.prim.fold]
  • C++20 标准 (ISO/IEC 14882:2020)
  • 7.5.6 折叠表达式 [expr.prim.fold]
  • C++17 标准 (ISO/IEC 14882:2017)
  • 8.1.6 折叠表达式 [expr.prim.fold]

[编辑] 缺陷报告

以下行为更改的缺陷报告已追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR 应用于 发布的行为 正确的行为
CWG 2611 C++17 折叠表达式的展开结果未用括号括起来 用括号括起来
检索自 "https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=cpp/language/fold&oldid=172745"