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【C++基础知识】折叠表达式详解--结合上一篇

news 2025/5/21 23:48:18

折叠表达式（Fold Expressions）是 C++17 引入的一种模板元编程技术，用于简化可变参数模板（variadic templates）的参数包展开。它允许以简洁的方式对参数包（parameter pack）中的所有元素进行递归式操作，如求和、逻辑运算、函数调用等。

折叠表达式的基本形式如下：

其中：

template<typename... Args>
auto sum(Args... args) {return (args + ...); // 一元右折叠：a + b + c
}

展开形式：

return (a + (b + c));

template<typename... Args>
bool all_true(Args... args) {return (args && ...); // 检查所有参数是否为 true
}

展开形式：

return (a && (b && c));

template<typename... Args>
void print_all(Args... args) {(std::cout << ... << args); // 一元左折叠：(((cout << a) << b) << c)
}

展开形式：

((std::cout << a) << b) << c;

在最初的代码中：

((total_sum += Codec<remove_cvref_t<Args>>::compute_encoded_size(conditional_arg_size_cache, args)), ...);

使用的是逗号操作符折叠，而不是 + 折叠，原因如下：

+ 折叠的求值顺序是未指定的（unspecified），编译器可以自由优化计算顺序：
```
(args + ...); // 可能是 (a + b) + c，也可能是 a + (b + c)
```
如果 compute_encoded_size 有副作用（如修改 conditional_arg_size_cache），顺序不一致会导致错误。
, 折叠的求值顺序是严格从左到右（C++17 起）：
```
(f(args), ...); // 保证 f(a), f(b), f(c) 按顺序执行
```
因此，使用 , 折叠可以确保 compute_encoded_size 按参数顺序依次执行。

如果写成：

total_sum += (Codec<Args>::compute_encoded_size(args) + ...);

+ 折叠可能先计算所有 compute_encoded_size 再累加，导致 conditional_arg_size_cache 更新顺序错误。
而 , 折叠确保每次计算后立即累加，保证缓存正确更新。

template<typename... Args>
auto sum_with_init(int init, Args... args) {return (init + ... + args); // 二元左折叠：(((init + a) + b) + c)
}

template<typename... Funcs>
void run_all(Funcs... funcs) {(funcs(), ...); // 依次调用 func1(), func2(), func3()
}

template<typename... Args>
bool all_even(Args... args) {return ((args % 2 == 0) && ...); // 检查是否全是偶数
}

特性	说明
用途	简化可变参数模板的参数包展开
求值顺序	`+`、`*` 等数学运算顺序未指定，`,` 严格从左到右
适用操作符	`+`, `-`, `*`, `/`, `&&`, `
初始值支持	二元折叠（`(init op ... op pack)` 或 `(pack op ... op init)`）
主要优势	代码简洁，避免递归模板展开