C++中如何根据整数值设置模板参数包类型？

核心思路是通过模板元编程构造指定个数double参数、返回值为double的函数类型，再用该类型实例化std::function成员即可。

完整实现（C++14及以上，推荐写法） #

利用std::index_sequence直接展开生成对应个数的double参数列表，逻辑简洁无递归，出错概率低：

#include <functional>
#include <utility>

// 辅助元函数：生成接收k个double参数、返回double的函数类型
template<unsigned k, typename Seq = std::make_index_sequence<k>>
struct NDoubleFunc;

template<unsigned k, size_t... Is>
struct NDoubleFunc<k, std::index_sequence<Is...>> {
    // 展开参数包生成k个double形参
    using type = double(decltype(static_cast<double>(Is))...);
};

template<unsigned N>
class Class
{
    // 边界校验：N最小为1，保证_function2的参数个数N-1合法
    static_assert(N >= 1, "Template parameter N must be greater than or equal to 1");
public:
    // N个double入参的函数对象
    std::function<typename NDoubleFunc<N>::type> _function1;
    // N-1个double入参的函数对象
    std::function<typename NDoubleFunc<N-1>::type> _function2;
};

C++11兼容版本 #

如果编译环境不支持C++14的std::index_sequence，可以用递归模板实现相同的辅助元函数，替换上面的NDoubleFunc定义即可：

// C++11版本的辅助元函数
template<unsigned k>
struct NDoubleFunc {
private:
    template<typename... Args>
    static double(*deduce(Args...))(double, Args...);
public:
    using type = typename std::remove_pointer<
        decltype(deduce(std::declval<typename NDoubleFunc<k-1>::type>()))
    >::type;
};

template<>
struct NDoubleFunc<0> {
    using type = double();
};

使用示例 #

#include <iostream>
int main() {
    // N=2场景：_function1接2个double，_function2接1个double
    Class<2> obj2;
    obj2._function1 = [](double a, double b) { return a + b; };
    obj2._function2 = [](double a) { return a * a; };
    std::cout << obj2._function1(1.2, 3.8) << std::endl; // 输出5
    std::cout << obj2._function2(4.0) << std::endl;      // 输出16

    // N=1边界场景：_function1接1个double，_function2无入参
    Class<1> obj1;
    obj1._function1 = [](double a) { return a * 2; };
    obj1._function2 = []() { return 3.14159; };
    std::cout << obj1._function1(2.5) << std::endl; // 输出5
    std::cout << obj1._function2() << std::endl;    // 输出3.14159

    return 0;
}

类型校验说明 #

你可以通过静态断言验证生成的类型完全符合预期，比如：

#include <type_traits>
// 验证N=3时的类型正确性
static_assert(std::is_same<
    decltype(Class<3>::_function1),
    std::function<double(double, double, double)>
>::value, "_function1 type mismatch for N=3");

static_assert(std::is_same<
    decltype(Class<3>::_function2),
    std::function<double(double, double)>
>::value, "_function2 type mismatch for N=3");

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Артём Карпов