C++の基礎 - 可変長引数

概要

C++で可変長の引数を使用する場合は、テンプレートを用いる必要がある。

可変長引数テンプレート

この方法は、最も簡潔な方法である。

 template<typename... T>
 int sum(T... args)
 {
    int s = 0;
    for (int i : std::initializer_list<int>{args...})
    {
       s += i;
    }
 
    return s;
 }

 // 使用方法
 std::cout << sum();        // 0
 std::cout << sum(1);       // 1
 std::cout << sum(1, 2);    // 3
 std::cout << sum(1, 2, 3); // 6

パラメータパックT... argsは配列ではないため、for文で処理することはできないが、
パラメータパックを初期化リストstd::initializer_listに展開することで、for文を用いた可変長引数の操作が可能になる。

再帰呼び出しによるパラメータパックの展開
この方法は、より伝統的な方法である。

テンプレート関数(2)が処理の肝である。
テンプレート内のtypename... Restという記述により、可変長のテンプレートパラメータを受け取ることが可能になる。
また、第2引数Rest... restという記述により、関数呼び出し側の第2引数以降に指定した実引数は、全てこのrestに集約される。
これらは、パラメータパックと呼ばれる。(Rest : テンプレートパラメータパック、rest : 関数パラメータパック)

集約された複数の引数はRest...という記述で展開する。(アンパック)
以下のサンプルコードでは、sum(1, 2, 3)という記述は、引数firstに1、引数restに2と3という形に展開される。
よって、sum(1, 2, 3)という呼び出しは、関数内ではreturn 1 + sum(2, 3);という展開が行われる。

sum(2, 3)は再帰呼び出しとなるため、再びテンプレート関数(2)呼び出され、先程と同じ手順による展開が行われる。(return 2 + sum(3);)
最後に、sum(3)がテンプレート関数(1)に適用される形となる。

 // (1)
 template<typename First>
 int sum(First first)
 {
    return first;
 }
 
 // (2)
 template<typename First, typename... Rest>
 int sum(First first, Rest... rest)
 {
    return first + sum(rest...);
 }
 
 int main(int argc, char *argv[])
 {
    int v = sum(1, 2, 3);
    std::cout << v;  // 6
 }

これら一連の展開が完了すると、およそ以下のような実行コードが形成されることになる。

 int sum(int c) { reutrn c; }
 int sum(int b, int c) { reutrn b + sum(c); }
 int sum(int a, int b, int c) { reutrn a + sum(b, c); }
 
 int main()
 {
    int v = sum(1, 2, 3);
 }

初期化子リスト

若干趣旨が異なるが、初期化子リストを受け取るためのクラスstd::initializer_listを活用する方法もある。
ソースコードの役割を明確化したり、可読性を高めたりするための用途として活用できる。

 int sum(std::initializer_list<int> list)
 {
    int sum = 0;
    for (int i : list)
    {
       sum += i;
    }
 
    return sum;
 }
 
 void test()
 {
    int v = sum({1, 2, 3});
    std::cout << v; // 6
 }

 return contain(extention, {"cpp", "cc", "cp"});

可変個数の実引数

C言語の仕組みを利用する方法もある。
この方法は、C言語の基礎 - 可変長引数を参照すること。