如何为带std::source_location默认参数的变参模板实现完美转发？

问题描述 #

我希望用std::source_location追踪对象的创建位置，现有简化代码仅支持单参数构造的类型，想要扩展为支持任意参数的变参模板，但默认参数std::source_location loc会和变参模板的参数推导冲突。

现有代码：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <source_location>

template <typename Underlying>
struct Tracked 
{
    Underlying val;
    std::source_location loc;
};

template <typename Underlying, typename T>
auto makeTracked(T&& t, std::source_location loc = std::source_location::current()) 
{
    // make_unique为简化写法，实际代码更复杂
    // 关键在于此处存在额外函数调用
    return std::make_unique<Tracked<Underlying>>(Underlying{ std::forward<T>(t) }, std::move(loc));
}

int main() 
{
    auto p = makeTracked<std::string>("abc");
    std::cout << p->val << "@" << p->loc.line() << std::endl;
    // 预期用法：
    // auto p1 = makeTracked<std::tuple<int, int, int>>(3, 4, 5);
}

已尝试的方案均不适用：

• 改为结构体方案：无法部分推导模板参数，且需要特定返回类型，不符合需求；
• 指定首个参数类型：不符合调用习惯；
• 手动扩展参数数量：不够灵活，需要预先知道最大参数个数。

需要实现支持任意数量参数、完美转发，同时保留std::source_location默认参数的方案。

解决方案 #

可以通过将变参参数包放在前面，把std::source_location参数放在最后并保留默认值，同时利用C++17的模板参数推导和完美转发来实现。核心是让编译器先推导变参参数，再使用默认的位置参数，避免推导冲突。

修改后的完整代码如下：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <source_location>
#include <tuple>

template <typename Underlying>
struct Tracked 
{
    Underlying val;
    std::source_location loc;

    // 为Tracked添加变参构造函数，完美转发参数给Underlying
    template <typename... Args>
    Tracked(Args&&... args, std::source_location loc_)
        : val(std::forward<Args>(args)...), loc(std::move(loc_)) {}
};

template <typename Underlying, typename... Args>
auto makeTracked(Args&&... args, std::source_location loc = std::source_location::current()) 
{
    return std::make_unique<Tracked<Underlying>>(
        std::forward<Args>(args)..., 
        std::move(loc)
    );
}

int main() 
{
    auto p = makeTracked<std::string>("abc");
    std::cout << p->val << "@" << p->loc.line() << std::endl;

    // 预期用法现在可以正常工作
    auto p1 = makeTracked<std::tuple<int, int, int>>(3, 4, 5);
    std::cout << std::get<0>(p1->val) << "," << std::get<1>(p1->val) << "," << std::get<2>(p1->val) 
              << "@" << p1->loc.line() << std::endl;
}

关键说明 #

• 参数顺序调整：将变参参数包Args&&... args放在前面，std::source_location参数放在最后并设置默认值。编译器会优先推导变参参数，最后使用默认的位置参数，彻底避免推导冲突。
• Tracked构造函数优化：给Tracked添加变参构造函数，通过std::forward完美转发所有参数给Underlying的构造函数，确保支持任意构造参数的类型。
• 完美转发保留：全程使用std::forward<Args>(args)...传递参数，保证参数的左值/右值属性被正确保留，避免不必要的拷贝开销。

这种方案完全满足需求：支持任意数量的构造参数、完美转发，同时正确追踪对象创建的源代码位置，且不需要额外的结构体包装或手动扩展参数数量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Weijun Zhou