如何在类模板中实例化含任意构造函数签名的typename对象

实现方案 #

完全可以，C++11引入的可变参数模板和完美转发特性就是为了解决这类问题的，可以把类构造函数接收的参数原封不动转发给模板类型T的构造函数，支持任意数量、任意类型的参数传入，适配T的任意构造函数签名。

以下是修正后的可运行实现：

#include <vector>
#include <utility> // 用于std::forward

template<typename T>
class A
{
public:
    // 可变参数模板构造函数，支持匹配任意数量、任意类型的入参
    template<typename... Args>
    A(Args&&... args);
private:
    std::vector<T> vec;
};

template<typename T>
template<typename... Args>
A<T>::A(Args&&... args)
{
    vec.reserve(10); // 预先分配空间优化性能
    for(size_t i = 0; i < 10; ++i)
    {
        // 完美转发参数给T的构造函数，原地构造对象避免额外拷贝开销
        vec.emplace_back(std::forward<Args>(args)...);
    }
}

核心细节说明 #

• 用template<typename... Args>声明可变参数模板，能匹配任意数量、任意类型的输入参数，不需要提前限定构造函数的参数列表
• std::forward<Args>(args)实现完美转发，会保留参数的左值/右值属性，既能避免不必要的拷贝，也能适配接收右值引用参数的T构造函数
• 用emplace_back代替push_back，可以直接在vector的内存空间上原地构造T对象，不需要额外生成临时对象再拷贝/移动，性能更优

使用示例 #

哪怕是构造函数签名完全不同的类型，都可以直接用该模板实例化：

#include <string>

// 无参构造类型
class Test1 {};
// 需要两个入参的构造类型
class Test2 {
public:
    Test2(int a, std::string b) : m_a(a), m_b(std::move(b)) {}
private:
    int m_a;
    std::string m_b;
};

int main() {
    A<Test1> a1; // 自动匹配Test1的无参构造，生成10个Test1对象
    A<Test2> a2(10, "demo"); // 自动转发参数给Test2的构造函数，生成10个Test2对象
    return 0;
}

注意事项 #

该实现要求所有传入的参数对T的构造函数都是合法的，如果参数不匹配会在编译期直接报错，符合C++静态类型检查的特性。如果需要支持不同实例传入不同参数构造T对象，可以额外提供单独插入元素的接口，逻辑和构造函数一致，用可变参数+完美转发即可实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aisec Nory