"Desembalar" uma tupla para chamar um ponteiro de função correspondente

Estou tentando armazenar em um std::tuplenúmero variável de valores, que mais tarde serão usados ​​como argumentos para uma chamada para um ponteiro de função que corresponda aos tipos armazenados.

Eu criei um exemplo simplificado mostrando o problema que estou tentando resolver:

#include <iostream>
#include <tuple>

void f(int a, double b, void* c) {
  std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later {
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  void delayed_dispatch() {
     // How can I "unpack" params to call func?
     func(std::get<0>(params), std::get<1>(params), std::get<2>(params));
     // But I *really* don't want to write 20 versions of dispatch so I'd rather 
     // write something like:
     func(params...); // Not legal
  }
};

int main() {
  int a=666;
  double b = -1.234;
  void *c = NULL;

  save_it_for_later<int,double,void*> saved = {
                                 std::tuple<int,double,void*>(a,b,c), f};
  saved.delayed_dispatch();
}

Normalmente, para problemas envolvendo std::tupleou modelos variados, eu escreveria outro modelo template <typename Head, typename ...Tail>para avaliar recursivamente todos os tipos, um por um, mas não vejo uma maneira de fazer isso para despachar uma chamada de função.

A verdadeira motivação para isso é um pouco mais complexa e, na maioria das vezes, é apenas um exercício de aprendizado. Você pode supor que recebi a tupla por contrato de outra interface, portanto não pode ser alterada, mas o desejo de descompactá-la em uma chamada de função é meu. Isso exclui o uso de std::binduma maneira barata de contornar o problema subjacente.

Qual é uma maneira limpa de despachar a chamada usando o std::tuple, ou uma maneira melhor alternativa de alcançar o mesmo resultado líquido de armazenar / encaminhar alguns valores e um ponteiro de função até um ponto futuro arbitrário?

Você precisa criar um pacote de parâmetros com números e descompactá-los

template<int ...>
struct seq { };

template<int N, int ...S>
struct gens : gens<N-1, N-1, S...> { };

template<int ...S>
struct gens<0, S...> {
  typedef seq<S...> type;
};


// ...
  void delayed_dispatch() {
     callFunc(typename gens<sizeof...(Args)>::type());
  }

  template<int ...S>
  void callFunc(seq<S...>) {
     func(std::get<S>(params) ...);
  }
// ...

A solução C ++ 17 é simplesmente para usar std::apply:

auto f = [](int a, double b, std::string c) { std::cout<<a<<" "<<b<<" "<<c<< std::endl; };
auto params = std::make_tuple(1,2.0,"Hello");
std::apply(f, params);

Achei que isso deveria ser declarado uma vez em uma resposta neste tópico (depois que ele já apareceu em um dos comentários).

A solução básica do C ++ 14 ainda está faltando neste segmento. EDIT: Não, na verdade, está lá na resposta de Walter.

Esta função é dada:

void f(int a, double b, void* c)
{
      std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

Chame-o com o seguinte trecho:

template<typename Function, typename Tuple, size_t ... I>
auto call(Function f, Tuple t, std::index_sequence<I ...>)
{
     return f(std::get<I>(t) ...);
}

template<typename Function, typename Tuple>
auto call(Function f, Tuple t)
{
    static constexpr auto size = std::tuple_size<Tuple>::value;
    return call(f, t, std::make_index_sequence<size>{});
}

Exemplo:

int main()
{
    std::tuple<int, double, int*> t;
    //or std::array<int, 3> t;
    //or std::pair<int, double> t;
    call(f, t);    
}

DEMO

Esta é uma versão compilável completa da solução de Johannes para a pergunta de awoodland, na esperança de que possa ser útil a alguém. Isso foi testado com um instantâneo do g ++ 4.7 no squeeze do Debian.

###################
johannes.cc
###################
#include <tuple>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

template<int ...> struct seq {};

template<int N, int ...S> struct gens : gens<N-1, N-1, S...> {};

template<int ...S> struct gens<0, S...>{ typedef seq<S...> type; };

double foo(int x, float y, double z)
{
  return x + y + z;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  double (*func)(Args...);

  double delayed_dispatch()
  {
    return callFunc(typename gens<sizeof...(Args)>::type());
  }

  template<int ...S>
  double callFunc(seq<S...>)
  {
    return func(std::get<S>(params) ...);
  }
};

#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-parameter"
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-variable"
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-but-set-variable"
int main(void)
{
  gens<10> g;
  gens<10>::type s;
  std::tuple<int, float, double> t = std::make_tuple(1, 1.2, 5);
  save_it_for_later<int,float, double> saved = {t, foo};
  cout << saved.delayed_dispatch() << endl;
}
#pragma GCC diagnostic pop

Pode-se usar o seguinte arquivo SConstruct

#####################
SConstruct
#####################
#!/usr/bin/python

env = Environment(CXX="g++-4.7", CXXFLAGS="-Wall -Werror -g -O3 -std=c++11")
env.Program(target="johannes", source=["johannes.cc"])

Na minha máquina, isso dá

g++-4.7 -o johannes.o -c -Wall -Werror -g -O3 -std=c++11 johannes.cc
g++-4.7 -o johannes johannes.o

Aqui está uma solução C ++ 14.

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  template<std::size_t ...I>
  void call_func(std::index_sequence<I...>)
  { func(std::get<I>(params)...); }
  void delayed_dispatch()
  { call_func(std::index_sequence_for<Args...>{}); }
};

Isso ainda precisa de uma função auxiliar ( call_func). Como esse é um idioma comum, talvez o padrão deva apoiá-lo diretamente, como std::callna possível implementação

// helper class
template<typename R, template<typename...> class Params, typename... Args, std::size_t... I>
R call_helper(std::function<R(Args...)> const&func, Params<Args...> const&params, std::index_sequence<I...>)
{ return func(std::get<I>(params)...); }

// "return func(params...)"
template<typename R, template<typename...> class Params, typename... Args>
R call(std::function<R(Args...)> const&func, Params<Args...> const&params)
{ return call_helper(func,params,std::index_sequence_for<Args...>{}); }

Então nosso atraso no envio se torna

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
  std::tuple<Args...> params;
  std::function<void(Args...)> func;
  void delayed_dispatch()
  { std::call(func,params); }
};

Isso é um pouco complicado de conseguir (mesmo que seja possível). Eu aconselho você a usar uma biblioteca onde este já está implementado, ou seja, Boost.Fusion (a invocação de função). Como bônus, o Boost Fusion também funciona com os compiladores C ++ 03.

c ++ 14solução. Primeiro, alguns clichês utilitários:

template<std::size_t...Is>
auto index_over(std::index_sequence<Is...>){
  return [](auto&&f)->decltype(auto){
    return decltype(f)(f)( std::integral_constant<std::size_t, Is>{}... );
  };
}
template<std::size_t N>
auto index_upto(std::integral_constant<std::size_t, N> ={}){
  return index_over( std::make_index_sequence<N>{} );
}

Isso permite que você chame um lambda com uma série de números inteiros em tempo de compilação.

void delayed_dispatch() {
  auto indexer = index_upto<sizeof...(Args)>();
  indexer([&](auto...Is){
    func(std::get<Is>(params)...);
  });
}

e nós terminamos.

index_uptoe index_overpermite que você trabalhe com pacotes de parâmetros sem precisar gerar uma nova sobrecarga externa.

Claro, em c ++ 17 você apenas

void delayed_dispatch() {
  std::apply( func, params );
}

Agora, se gostamos disso, em c ++ 14 nós podemos escrever:

namespace notstd {
  template<class T>
  constexpr auto tuple_size_v = std::tuple_size<T>::value;
  template<class F, class Tuple>
  decltype(auto) apply( F&& f, Tuple&& tup ) {
    auto indexer = index_upto<
      tuple_size_v<std::remove_reference_t<Tuple>>
    >();
    return indexer(
      [&](auto...Is)->decltype(auto) {
        return std::forward<F>(f)(
          std::get<Is>(std::forward<Tuple>(tup))...
        );
      }
    );
  }
}

de forma relativamente fácil e obtenha o limpador c ++ 17 sintaxe pronta para envio.

void delayed_dispatch() {
  notstd::apply( func, params );
}

apenas substitua notstdpor stdquando seu compilador atualiza e bob é seu tio.

Pensando no problema, um pouco mais com base na resposta dada, encontrei outra maneira de resolver o mesmo problema:

template <int N, int M, typename D>
struct call_or_recurse;

template <typename ...Types>
struct dispatcher {
  template <typename F, typename ...Args>
  static void impl(F f, const std::tuple<Types...>& params, Args... args) {
     call_or_recurse<sizeof...(Args), sizeof...(Types), dispatcher<Types...> >::call(f, params, args...);
  }
};

template <int N, int M, typename D>
struct call_or_recurse {
  // recurse again
  template <typename F, typename T, typename ...Args>
  static void call(F f, const T& t, Args... args) {
     D::template impl(f, t, std::get<M-(N+1)>(t), args...);
  }
};

template <int N, typename D>
struct call_or_recurse<N,N,D> {
  // do the call
  template <typename F, typename T, typename ...Args>
  static void call(F f, const T&, Args... args) {
     f(args...);
  }
};

O que requer alterar a implementação de delayed_dispatch()para:

  void delayed_dispatch() {
     dispatcher<Args...>::impl(func, params);
  }

Isso funciona convertendo recursivamente o std::tupleem um pacote de parâmetros por si só. call_or_recurseé necessário como uma especialização para finalizar a recursão com a chamada real, que apenas descompacta o pacote de parâmetros concluído.

Não tenho certeza se essa é uma solução "melhor", mas é outra maneira de pensar e resolvê-la.

Como outra solução alternativa, você pode usar enable_if , para formar algo sem dúvida mais simples do que minha solução anterior:

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>

void f(int a, double b, void* c) {
  std::cout << a << ":" << b << ":" << c << std::endl;
}

template <typename ...Args>
struct save_it_for_later {
  std::tuple<Args...> params;
  void (*func)(Args...);

  template <typename ...Actual>
  typename std::enable_if<sizeof...(Actual) != sizeof...(Args)>::type
  delayed_dispatch(Actual&& ...a) {
    delayed_dispatch(std::forward<Actual>(a)..., std::get<sizeof...(Actual)>(params));
  }

  void delayed_dispatch(Args ...args) {
    func(args...);
  }
};

int main() {
  int a=666;
  double b = -1.234;
  void *c = NULL;

  save_it_for_later<int,double,void*> saved = {
                                 std::tuple<int,double,void*>(a,b,c), f};
  saved.delayed_dispatch();
}

A primeira sobrecarga pega apenas mais um argumento da tupla e o coloca em um pacote de parâmetros. A segunda sobrecarga pega um pacote de parâmetros correspondente e, em seguida, faz a chamada real, com a primeira sobrecarga sendo desativada no primeiro caso em que a segunda seria viável.

Minha variação da solução de Johannes usando o C ++ 14 std :: index_sequence (e o tipo de retorno de função como parâmetro de modelo RetT):

template <typename RetT, typename ...Args>
struct save_it_for_later
{
    RetT (*func)(Args...);
    std::tuple<Args...> params;

    save_it_for_later(RetT (*f)(Args...), std::tuple<Args...> par) : func { f }, params { par } {}

    RetT delayed_dispatch()
    {
        return callFunc(std::index_sequence_for<Args...>{});
    }

    template<std::size_t... Is>
    RetT callFunc(std::index_sequence<Is...>)
    {
        return func(std::get<Is>(params) ...);
    }
};

double foo(int x, float y, double z)
{
  return x + y + z;
}

int testTuple(void)
{
  std::tuple<int, float, double> t = std::make_tuple(1, 1.2, 5);
  save_it_for_later<double, int, float, double> saved (&foo, t);
  cout << saved.delayed_dispatch() << endl;
  return 0;
}