如何通过元编程生成参数包？能否实现重复类型注入函数模板

这个需求完全可行，我们可以通过模板元编程实现一个生成重复k次指定类型的类型列表结构体，再通过辅助模板展开这个列表，最终达到无需修改bar定义即可注入重复类型参数包的目的，且全程无需借助std::tuple。

1. 核心实现代码 #

定义类型列表与递归生成模板

// 类型列表模板，用于存储一组类型
template<typename... Ts>
struct TypeList {};

// 递归累积重复类型的实现
template<typename T, size_t N, typename... Accum>
struct GimmePackImpl {
    // 每次递归向累积列表中添加一个T
    using type = typename GimmePackImpl<T, N-1, T, Accum...>::type;
};

// 递归终止条件：N减至0时返回累积的类型列表
template<typename T, typename... Accum>
struct GimmePackImpl<T, 0, Accum...> {
    using type = TypeList<Accum...>;
};

// 对外暴露的GimmePack结构体
template<typename T, size_t N>
struct GimmePack {
    static_assert(N > 0, "GimmePack requires N to be a positive integer");
    using type = typename GimmePackImpl<T, N>::type;
};

定义辅助调用模板

由于C++语法限制无法直接将类型包作为单个类型别名传入模板参数，我们需要辅助模板展开TypeList中的类型：

// 辅助模板：展开TypeList并调用bar
template<typename T, typename TL>
struct BarInvoker;

// 特化版本：匹配TypeList并展开其中的类型包
template<typename T, typename... Types>
struct BarInvoker<T, TypeList<Types...>> {
    template<typename... Args>
    static void invoke(Args&&... args) {
        bar<T, Types...>(std::forward<Args>(args)...);
    }
};

2. 使用方式 #

按照需求调用时，只需：

// 等价于直接调用bar<char, double, double, double>(x,y,z,42,dx,dy,dz,3.14159,'c')
BarInvoker<char, GimmePack<double,3>::type>::invoke(x,y,z,42,dx,dy,dz,3.14159,'c');

3. 原理说明 #

• GimmePack<T, N>通过递归模板生成包含N个T的TypeList，例如GimmePack<double,3>::type对应TypeList<double, double, double>。
• BarInvoker的特化版本会匹配TypeList<Types...>，将Types...展开作为bar的Types参数包，最终调用目标函数。

4. C++17简化实现（可选） #

如果使用C++17，可以利用std::index_sequence和折叠表达式简化GimmePack的实现，避免递归：

#include <utility>

template<typename T, size_t N>
struct GimmePack {
    // 利用索引序列生成N个T的类型列表
    template<size_t... Is>
    static auto make_type_list(std::index_sequence<Is...>) -> TypeList<decltype((void)Is, T)...>;

    using type = decltype(make_type_list(std::make_index_sequence<N>()));
};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mhawth36