1.简介

C++11 增加了一个新特性变参模板（variadic template），它可以接受任意个模版参数，参数包不能直接展开，需要通过一些特殊的方法，比如函数参数包的展开可以使用递归方式或者逗号表达式，在使用的时候有点难度。C++17 解决了这个问题，通过fold expression（折叠表达式）简化对参数包的展开。

2.语法形式

折叠表达式共有四种语法形式，分别为一元的左折叠和右折叠，以及二元的左折叠和右折叠。

一元左折叠（unary left fold）
( ... op pack )
一元左折叠 (... op E) 展开之后变为 ((E1 op E2) op ...) op En一元右折叠（unary right fold）
( pack op ... )
一元右折叠 (E op ...) 展开之后变为 E1 op (... op (En-1 op En))二元左折叠（binary left fold）
( init op ... op pack )
二元左折叠 (I op ... op E) 展开之后变为 (((I op E1) op E2) op ...) op En二元右折叠（binary right fold）
( pack op ... op init )
二元右折叠 (E op ... op I) 展开之后变为 E1 op (... op (EN−1 op (EN op I)))

（1）语法形式中的op代表运算符，pack代表参数包，init代表初始值。
（2）不指定初始值的为一元折叠表达式，而指定初始值的为二元折叠表达式。
（3）初始值在右边的为右折叠，展开之后从右边开始折叠。而初始值在左边的为左折叠，展开之后从左边开始折叠。
（4）当一元折叠表达式中的参数包为空时，只有三个运算符（&& || 以及逗号）有缺省值，其中&&的缺省值为true,||的缺省值为false，逗号的缺省值为void()。
fold expression支持32种操作符：

+ - * / % ^ & | = < > << >> += -= *= /= %= ^= &= |= <<= >>= == != <= >= && || , .* ->*

3.使用实例

（1）一元右折叠
从表达式右边开始fold，看它是left fold还是right fold我们可以根据参数包…所在的位置来判断，当参数包…在操作符右边的时候就是right fold，在左边的时候就是left fold。示例如下：

template<typename... Args>
auto add_val(Args&&... args)
{return (args + ...);
}auto t = add_val(1,2,3,4); //10

（2）一元左折叠
对于+这种满足交换律的操作符来说，left fold和right fold是一样的，比如上面的例子你也可以写成left fold。

template<typename... Args>
auto add_val(Args&&... args)
{return (... + args);
}auto t = add_val(1,2,3,4); //10

对于不满足交换律的操作符来说就要注意了，比如减法，下面的right fold和left fold的结果就不一样。

template<typename... Args>
auto sub_val_right(Args&&... args)
{return (args - ...);
}template<typename... Args>
auto sub_val_left(Args&&... args)
{return (... - args);
}auto t = sub_val_right(2,3,4); //(2-(3-4)) = 3
auto t1 = sub_val_left(2,3,4); //((2-3)-4) = -5

（3）二元右折叠
二元fold的语义和一元fold的语义是相同的，参数包…在左即二元左折叠，参数包…在右即右折叠。下面看一个二元右折叠的例子。

template<typename... Args>
auto sub_one_left(Args&&... args)
{return (1 - ... - args);
}
auto t = sub_one_right（2，3，4);//(2-(3-(4-1))) = 2

（4）二元左折叠

template<typename... Args>
auto sub_one_right(Args&&... args)
{return (args - ... - 1);
}
auto t = sub_one_left（2，3，4);// (((1-2)-3)-4) = -8

（5）comma fold
在C++17之前，我们经常使用逗号表达式结合列表初始化的方式对参数包进行展开，比如像下面这个例子：

template<typename T>
void print_arg(T t)
{std::cout << t << std::endl;
}template<typename... Args>
void print2(Args... args)
{int a[] = { (print_arg(args), 0)... };//或者//std::initializer_list<int>{(print_arg(args), 0)...};
}

这种写法比较繁琐，用fold expression就会变得很简单了。

//unary right fold
template<typename... Args>
void print3(Args... args)
{(print_arg(args), ...);
}//unary left fold
template<typename... Args>
void print3(Args... args)
{(..., print_arg(args));
}

unary right fold和unary left fold，对于comma来说两种写法是一样的，参数都是从左至右传入print_arg函数。当然，我们也可以通过binary fold实现：

template<typename ...Args>
void printer(Args&&... args){(std::cout << ... << args) << '\n';
}

注意，下面的写法是不合法的，根据binary fold的语法，参数包…必须在操作符中间。

template<typename ...Args>
void printer(Args&&... args)
{(std::cout << args << ...) << '\n';
}

参考文献

[1]C++17中那些值得关注的特性（上）
[2]C++17尝鲜：fold expression（折叠表达式）

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C++17 fold expression

1.简介

2.语法形式

3.使用实例

参考文献

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