变量模板(variable template)是C++2.0的一个新特性，虽然他功能强大，但是在平时的代码中用得比较少。最近在侯捷老师的视频里学到这个知识点，这里简单说一下。
和C++模板一样，变量模板也有函数模板和类模板，这种情况有非常多相似，就是作用对象不同。
那么变量模板这个“变量”体现在哪里？①参数个数可变 ②参数类型可变
也就是我，我们可以给一个函数传进去一个乱七八糟的的一包东西，这包东西的元素个数和元素类型都是不确定的！这确实是一个激动人心的功能，有时候我们确实需要这一种特性，比如说我们希望设计一个参数个数不定的min/max函数，这时候参数可变就派上用场了。（当然其实只是实现可变参数的同类型函数，initializer_list就足够了但是必须要加上一个花括号
侯捷老师的视频里讲到七个例子，这里选几个来理解
首先是函数模板：
变量模板最简单的用法，我们得思考既然这一包得个数和参数类型都是不确定得，那么我们怎样才能精确地拿出里面的每一个元素呢？这里给出一个解决办法：用递归。我们每一次递归中把一包元素分成一个和另外一包两份，即假设本次这一包是n+1个元素，那么我们处理第一个元素，那么剩下n个元素还没处理，我们就把这n个元素分成两份：1+（n-1）这两份，然后把这两份继续递归下去。那么下一层递归就是处理n-1中的第一个元素再继续递归，最后总有处理完的那一天。
talk is cheap, show me the code，一看代码就容易理解了。
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 void printX() {
5 cout<<"All done"<<endl;
6 }
7
8 template<typename T,typename... Types>
9 void printX(const T& firstArg,const Types&... args) {
10 cout<<firstArg<<endl;
11 printX(args...);
12 }
13
14 int main()
15 {
16 printX(7.5,"hello",bitset<16>(377),42);
17 return 0;
18 }
OK，学懂了上面那个例子，我们也许想用变量模板做一些有趣的小东西，我们可以尝试用变量模板模拟C语言的printf函数。
代码有注释，很好懂。
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 //这个函数是处理最后没有参数了
5 void Myprintf(const char *s) {
6 while (*s) {
7 if (*s=='%' && *(++s)!='%') //没有参数却还有%，参数不足
8 throw runtime_error("invalid format string: missing arguments");
9 cout<<*s;
10 s++;
11 }
12 }
13
14 //这里是Args还有参数，那么继续做 % 的解析
15 template<typename T,typename... Args>
16 void Myprintf(const char* s,T value,Args... args) {
17 while (*s) {
18 if ((*s)=='%' && *(++s)!='%') { //解析到一个%，消耗一个参数
19 cout<<value;
20 Myprintf(++s,args...);
21 return;
22 }
23 cout<<*s; //无关%的字符原样输出
24 s++;
25 }
26 throw logic_error("extra arguments provided to printf");
27 }
28
29 int main()
30 {
31 Myprintf("%d args first:%d %s %lf\n",2,42,"Hello",3.1415926);
32 Myprintf("%d args first:%d %s %lf %d",2,42,"Hello",3.1415926);
33 return 0;
34 }
例子2
从这里可以看到，我们依然使用了递归。其实递归和变量模板的搭配将陪伴我们很久。
比如这里就用变量模板函数实现我们一开头所说的：可变参数的max函数：非常简洁小巧
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 template<typename T>
5 T maximum(T n) {
6 return n;
7 }
8
9 template<typename T,typename... Args>
10 int maximum(T first,Args... args) {
11 return max(first,maximum(args...));
12 }
13
14 int main()
15 {
16 cout<<maximum(12,2,94,41,36,1)<<endl;
17 return 0;
18 }
例子3
上面都是模板函数，现在到模板类。其实道理也一样，都是个数和类型都可变，也都是递归处理：
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 //下面的两个struct都是模板类，函数里直接创建临时变量调用函数
5
6 //盘点IDX然后输出，然后创建新的struct就行递归
7 template<int IDX,int MAX,typename... Args>
8 struct PRINT_TUPLE {
9 static void print(ostream& os,const tuple<Args...>& t) {
10 os<<get<IDX>(t)<<(IDX+1==MAX ? "" : ",");
11 PRINT_TUPLE<IDX+1,MAX,Args...>::print(os,t); //注意IDX+1
12 }
13 };
14 //什么都不干的PRINT_TUPLE，处理最后
15 template<int MAX,typename... Args>
16 struct PRINT_TUPLE<MAX,MAX,Args...> {
17 static void print(ostream& os,const tuple<Args...>& t) {
18 }
19 };
20
21 //重载了<<运算符，重点是 PRINT_TUPLE
22 template<typename... Args>
23 ostream& operator << (ostream& os,const tuple<Args...>& t) {
24 os<<"[";
25 PRINT_TUPLE<0,sizeof...(Args),Args...>::print(os,t);
26 return os<<"]";
27 }
28
29 int main()
30 {
31 cout<<make_tuple(7.5,string("hello"),42,bitset<16>(377));
32 return 0;
33 }
例子4
接下来，我们要用变量模板实现tuple，我们有继承版本和组合版本的，都是令人拍案叫绝的实现。
继承版本的，构造函数把第一个元素(自己的)和后n-1个元素(继承自父类)，这样不断继承不断新增一个元素得到我们想要的个数。
其实原理不难理解，但是代码实现上还是有许多技巧的。
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 template<typename... Values> class tup;
5
6 //最基础的那个基类，就是一个空的类
7 template<>
8 class tup<> {
9 };
10 /*
11 tup<>
12 tup<int>
13 tup<int,double>
14 tup<int,double,string>
15 */
16 template<typename Head,typename... Tail>
17 //<Head,Tail...>继承自<Tail...>
18 class tup<Head,Tail...> : private tup<Tail...> {
19 private:
20 typedef tup<Tail...> inherited; //父类的类型
21 protected:
22 Head m_head;
23 public:
24 tup() {}
25 //那么构造函数把第一个元素(自己的)和后n-1个元素(继承自父类)
26 tup(Head v,Tail... vtail) : inherited(vtail...),m_head(v) {
27 }
28
29 Head head() {
30 return m_head;
31 }
32 inherited& tail() {
33 return *this;
34 }
35 };
36
37 int main()
38 {
39 tup<int,float,string> it1(42,66.3,"world");
40 cout<<it1.head()<<endl;
41 cout<<it1.tail().head()<<endl;
42 cout<<it1.tail().tail().head()<<endl;
43 return 0;
44 }
例子5
组合版本的
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 template<typename... Values> class tup;
5
6 //最基础的那个基类，就是一个空的类
7 template<>
8 class tup<> {
9 };
10 /*
11 tup<>
12 tup<int>
13 tup<int,double>
14 tup<int,double,string>
15 */
16 template<typename Head,typename... Tail>
17 class tup<Head,Tail...> {
18 private:
19 typedef tup<Tail...> composited;
20 protected:
21 composited m_tail; //注意这里，组合的关键
22 Head m_head;
23 public:
24 tup() {}
25 //那么构造函数把第一个元素和后n-1个元素(新组合) 形成组合
26 tup(Head v,Tail... vtail) : m_tail(vtail...),m_head(v) {
27 }
28
29 Head head() {
30 return m_head;
31 }
32 composited& tail() {
33 return m_tail;
34 }
35 };
36
37 int main()
38 {
39 tup<int,float,string> it1(41,6.3,"hello");
40 cout<<it1.head()<<endl;
41 cout<<it1.tail().head()<<endl;
42 cout<<it1.tail().tail().head()<<endl;
43 return 0;
44 }
例子6
参考资料：
侯捷老师的C++2.0课程：https://www.bilibili.com/video/BV11x411Z7zk