C++能否多次解包参数包？实现重复类型的tuple模板类

当然可以实现多次解包参数包的需求！针对你想通过ExampleClass<2, int, float>生成包含2个std::vector<int>和2个std::vector<float>的tuple的场景，我们可以用C++模板元编程来搞定类型层面的重复展开。

核心思路 #

我们需要把参数包中的每个类型，按照指定的次数（numUnpacks）重复包装成std::vector<T>，再把所有这些重复后的类型合并成一个完整的tuple类型。这里分两步实现：

• 先写一个辅助模板，用来将单个类型重复N次，生成对应的tuple类型
• 再将参数包中每个类型的重复结果合并成最终的tuple

完整代码实现 #

#include <tuple>
#include <vector>
#include <type_traits>
#include <utility>

// 辅助模板：将单个类型T重复N次，生成tuple<T, T, ..., T>（共N个）
template <int N, typename T, typename = std::make_index_sequence<N>>
struct RepeatSingle;

template <int N, typename T, std::size_t... Is>
struct RepeatSingle<N, T, std::index_sequence<Is...>> {
    // 利用index_sequence展开，每个Is对应一个T类型
    using type = std::tuple<decltype((void)Is, T)...>;
};

template <int numUnpacks, typename... Types>
class ExampleClass {
private:
    // 对参数包中的每个类型T，生成包含numUnpacks个vector<T>的tuple类型
    template <typename T>
    using RepeatedVectorTuple = typename RepeatSingle<numUnpacks, std::vector<T>>::type;

public:
    // 用tuple_cat的类型推导，合并所有重复后的tuple，得到最终的tuple类型
    using TupleType = decltype(std::tuple_cat(std::declval<RepeatedVectorTuple<Types>>()...));
};

// 验证是否符合预期
int main() {
    static_assert(std::is_same_v<
        ExampleClass<2, int, float>::TupleType,
        std::tuple<std::vector<int>, std::vector<int>, std::vector<float>, std::vector<float>>
    >, "类型不符合预期");
    return 0;
}

代码说明 #

1. RepeatSingle模板：借助std::make_index_sequence生成0到N-1的索引序列，通过展开这个序列来重复生成N个相同的类型，最终包装成tuple。
2. RepeatedVectorTuple别名：把参数包中的每个类型T，先包装成std::vector<T>，再用RepeatSingle重复numUnpacks次，得到单个类型的重复tuple。
3. TupleType的生成：利用std::tuple_cat的特性（它能合并多个tuple为一个），通过decltype推导合并后的类型，这里用到了C++17的折叠表达式来展开参数包中的所有RepeatedVectorTuple。

如果你的编译器还不支持C17，也可以手动实现一个合并tuple类型的模板来替代decltype(std::tuple_cat(...))的逻辑，不过现在主流编译器（GCC 7+、Clang 5+、MSVC 2017+）都已经支持C17了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user9278166