参数包展开异常排查：为何无法生成指定长度的元素数组？

问题描述 #

我想通过以下代码创建一个包含10个A类型元素的vector，每个元素用A{1, 2, 3.0}构造，但实际输出显示vector的size是1。参数包为什么没正确展开？问题出在哪？

原代码如下：

#include <iostream>
#include <vector>

struct A {
    int a{0};
    int b{0};
    double c{0.0};
};

template<typename T, size_t... Ns>
auto create_array(std::index_sequence<Ns...>, auto&&... args) {
    return std::vector<T> {
        ([&](...){ return std::forward<T>(T{args...}); }(Ns), ...)
    };
}

template<typename T, size_t N>
auto create_array(auto&&... args) {
    return create_array<T>(std::make_index_sequence<N>{}, std::forward<decltype(args)>(args)...);
}

int main() {
    std::cout << create_array<A, 10>(1,2,3.0).size() << std::endl;
}

我原本期望([&](...){ return std::forward<T>(T{args...}); }(Ns), ...)展开为：

[&](...){ return std::forward<T>(T{args...}); }(0),
[&](...){ return std::forward<T>(T{args...}); }(1),
[&](...){ return std::forward<T>(T{args...}); }(2),
//... 直到第9个

问题根源 #

问题出在逗号运算符的误用。你用(lambda调用(Ns), ...)这种方式展开时，整个表达式是一个逗号表达式序列。而逗号表达式的规则是：依次执行每个子表达式，但最终只返回最后一个子表达式的结果。也就是说，你的展开最终只向vector的初始化列表传入了最后一次lambda调用的结果，所以vector里只有1个元素，而不是10个。

修正方案 #

要让每个lambda调用的结果都成为vector的独立元素，只需要去掉外层的括号，直接展开lambda调用即可：

修正后的核心函数：

template<typename T, size_t... Ns>
auto create_array(std::index_sequence<Ns...>, auto&&... args) {
    return std::vector<T> {
        [&](...){ return T{std::forward<decltype(args)>(args)...}; }(Ns)...
    };
}

甚至可以更简洁，完全不需要lambda，直接利用参数包展开重复构造元素（同时避免Ns未使用的编译警告）：

template<typename T, size_t... Ns>
auto create_array(std::index_sequence<Ns...>, auto&&... args) {
    return std::vector<T> { (static_cast<void>(Ns), T{std::forward<decltype(args)>(args)...})... };
}

这里static_cast<void>(Ns)的作用是“占用”参数包中的每个Ns，触发N次展开，同时不会对构造T的表达式产生影响。展开后会生成10个T{1,2,3.0}对象，全部传入vector的初始化列表，最终得到size为10的vector。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dmitry