如何将std::tuple中的各类型转换为其特定子类型？

当然可以实现这个需求，通过C模板元编程就能将std::tuple中的每个类型展开为其内部的A和B子类型，最终合并成一个新的tuple。以下是不同C版本的实现方式：

C++17及以上版本（推荐） #

利用C++17的折叠表达式和std::tuple_cat特性，写法简洁直观：

#include <tuple>

struct Foo1
{
    struct A{};
    struct B{};
};

struct Foo2
{
    struct A{};
    struct B{};
};

// 单个Foo类型展开为包含其A、B子类型的tuple
template<typename T>
struct ExpandFoo {
    using type = std::tuple<typename T::A, typename T::B>;
};

template<typename T>
using ExpandFoo_t = typename ExpandFoo<T>::type;

// 展开tuple中所有元素并合并
template<typename... Ts>
struct ExpandTupleFrom<std::tuple<Ts...>> {
    using type = decltype(std::tuple_cat(ExpandFoo_t<Ts>()...));
};

template<typename Tuple>
using ExpandTupleFrom_t = typename ExpandTupleFrom<Tuple>::type;

// 使用示例
using myTypes = std::tuple<Foo1, Foo2>;
using expandedTypes = ExpandTupleFrom_t<myTypes>;
// expandedTypes 等价于 std::tuple<Foo1::A, Foo1::B, Foo2::A, Foo2::B>

原理说明 #

• ExpandFoo模板负责将单个Foo类型转换为包含其A、B子类型的tuple；
• ExpandTupleFrom模板接收一个tuple类型，通过折叠表达式ExpandFoo_t<Ts>()...将每个元素展开为小tuple，再用std::tuple_cat拼接成最终的大tuple，最后通过decltype推导拼接后的类型。

C++11/14版本 #

如果使用较低版本的C++，可以通过模板递归实现：

#include <tuple>

struct Foo1
{
    struct A{};
    struct B{};
};

struct Foo2
{
    struct A{};
    struct B{};
};

// 递归终止条件：返回已累积的类型组成的tuple
template<typename... Accumulated>
struct ExpandTupleHelper {
    using type = std::tuple<Accumulated...>;
};

// 递归处理每个元素：将当前元素的A、B加入累积类型，再处理剩余元素
template<typename T, typename... Rest, typename... Accumulated>
struct ExpandTupleHelper<std::tuple<T, Rest...>, Accumulated...> :
    ExpandTupleHelper<std::tuple<Rest...>, Accumulated..., typename T::A, typename T::B> {};

// 对外接口模板
template<typename Tuple>
struct ExpandTupleFrom {
    using type = typename ExpandTupleHelper<Tuple>::type;
};

template<typename Tuple>
using ExpandTupleFrom_t = typename ExpandTupleFrom<Tuple>::type;

// 使用示例
using myTypes = std::tuple<Foo1, Foo2>;
using expandedTypes = ExpandTupleFrom_t<myTypes>;
// expandedTypes 等价于 std::tuple<Foo1::A, Foo1::B, Foo2::A, Foo2::B>

原理说明 #

• ExpandTupleHelper通过递归遍历输入tuple的每个元素，每次将当前元素的A、B子类型加入到累积的类型列表中；
• 当tuple元素处理完毕时，递归终止，返回累积类型组成的最终tuple。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者konradk