如何在C++中获取tuple的前N个元素？

问题描述 #

我有如下C++函数，需要获取tuple的前N个元素，该如何实现？

template<std::size_t N, class... Ts>
void foo(Ts... ts){
   std::tuple<Ts...> all_elements(ts...);
   auto first_elements = // 获取tuple all_elements的前N个元素
}

请问该如何定义first_elements来获取all_elements元组的前N个元素？

一、C++20及以上版本（最简洁实现） #

C++20的lambda模板参数特性可以让我们无需额外辅助函数，直接在函数内生成编译期索引序列来构造目标tuple：

template<std::size_t N, class... Ts>
void foo(Ts... ts){
   std::tuple<Ts...> all_elements(ts...);
   // 生成0到N-1的编译期索引，逐个取出元素构造新tuple
   auto first_elements = [&]<std::size_t... Is>(std::index_sequence<Is...>) {
       return std::make_tuple(std::get<Is>(all_elements)...);
   }(std::make_index_sequence<N>{});
}

二、兼容C++17及更低版本的方案 #

如果需要适配C++17等低版本，可以借助std::integer_sequence和辅助函数实现，以下是完整可运行代码：

#include <tuple>
#include <utility>
#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T, T... ints, class... DTs>
auto reduce_tuple(std::integer_sequence<T, ints...>, std::tuple<DTs&&...>&& t){
    return std::forward_as_tuple((std::move(std::get<ints>(t)))...);
}

template<std::size_t N, class... Ts>
auto foo(Ts... ts){
   std::tuple<Ts&&...> all_elements(std::forward<Ts>(ts)...);
   return reduce_tuple(std::make_index_sequence<N>{}, std::move(all_elements));  
}

// 使用示例
int main(){
    auto t = foo<2>(3, "a", 0.1);

    static_assert(std::is_same_v<decltype(t), std::tuple<int, const char*>>);

    std::cout << std::get<0>(t) << " " << std::get<1>(t) << "\n";
}

代码说明 #

• reduce_tuple通过编译期索引序列，逐个取出原tuple的对应位置元素，用std::forward_as_tuple构造保持引用类型的新tuple；
• foo函数通过完美转发参数构造右值引用tuple，避免不必要的拷贝；
• 示例中通过static_assert验证了生成的tuple类型符合预期，运行后会输出3 a。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sam Moldenha