1.可变模板参数

在C语言中我们学习的第一个函数就是printf，这个函数有一个特点，即支持任意个参数，即可变参数。C++中引入了可变模板参数，我们可以在C++中利用模板函数实现像printf那样的功能。但众所周知C语言是没有模板函数的，所以C和C++在任意函数参数个数的实现上是有明显区别的，后面会提到。

要理解可变模板参数，我们首先要会分析一些符号，在其它语法中符号的含义都显而易见，但在可变模板参数这里却是个大难点，理解清楚这个，再结合一些递归思维，可变模板参数就很简单了

我们先把代码展示出来

#include <iostream>
using namespace std;template<class T>
void Fun(T&& cur)
{cout << "end" << endl;
}template<class T, class...Args>
void Fun(T&& cur, Args&&...args)
{cout << typeid(T).name() << endl;Fun(args...);
}int main()
{Fun(1, 2, 3);return 0;
}

结果是

第一时间看上去确实很懵，我会按顺序逐句讲解用法

（1）模板参数的含义

（2）对函数参数和调用函数的理解

（3）对终止条件的设定

理解清楚上述代码后，我们便可理解其中的递归思想，当我传任意个参数时，第一个参数会被单独抓出来实例化T，其余的参数放进参数包。当利用完T之后就丢了，再次调用这个函数时传递参数包，相比较上一次调用这个函数就少了一个参数（T被单独拿出来了），如此往复，就像给一个人装满东西的袋子，那个人只需要将袋子里面的东西一样一样拿出来，就能处理所有袋子里的东西。

但是思维严谨一点的就会想到，我们需要设定一个终止条件，当递归到最后调用Fun(1)时，1可以成功匹配，而参数包class...Args可以匹配0个参数，当再调用Fun()时就没有参数了，class T不是参数包，必须匹配一个参数，这个时候就会报错，所以我们要单独写一个Fun()来终止调用。

我们也可以像之前展示的写法那样，在还剩最后一个参数的时候就进行终止，也就是我们写一个单参数的模板函数在可变模板参数函数前面，当调用Fun(1)的时候直接调用那个终止的模板函数，就不多走一趟可变模板参数函数。

我们可以很明显地发现，前后两次int的数量不一样，后者是因为提前终止，在还剩一个参数的时候就终止递归调用了。

（4）终止函数的位置

我前面说过，终止函数要写在可变模板参数函数的前面，至少要在它前面声明，这是因为C/C++编译器在找函数的时候是从调用位置起向前找而不会向后找，在C语言中有的编译器会优化导致可以向后找普通函数，但在C++这里就没这么幸运了，因为编译模板本身就需要很大的性能开销，所以必须严格遵守向上查找的规则，所以任何函数一律不像后找。

编译器从调用位置向前找，找到最匹配的那一个，其中显然Args参数包参数个数为0的优先级就要低一些，优先匹配的是有一个模板参数的函数。

（5）...的其它应用方式

还有一些...的用法比较常见，下面会分析一下，顺便再次加深对这个符号的理解

sizeof...(arg)的特殊处理自然对应sizeof在此的特殊功能，我们稍微记一下就好。

我们只需要记住，当参数包args出现时一定要使用...，在主要重复部分的后面加上...，其余不需要深究，args可以作为整个函数参数包的名字，也可以作为每个函数参数的名字，很灵活。

2.编译时和运行时逻辑

要理解C和C++在实现可变参数上操作的不同，我们要引入编译时和运行时逻辑。

C语言中可变参数是利用类似数组实现可变参数（了解），在代码跑起来后依次解析每个参数，这个过程也可叫运行时逻辑。每个参数的类型，干什么都是在运行到该代码语句时确定的。这样有个缺点就是不安全，因为编译时、链接时都检查不出来错误，运行时可能程序就出问题了。

在C++中可变参数的实现依赖模板函数，编译时递归推导解析参数，但这是编译时逻辑。区别在于运行时允许可变参数当一个特殊的角色，编译时不报错，但在运行的时候才确定参数的类型、功能等。但编译时要求必须在编译的时候就完全展开，也就是说当程序运行起来的时候，模板的概念就完全消失了，也没有所谓的特殊代码，执行的都是已展开的普通的代码。

那么这两者的区别映射到我们的代码书写上又有什么不同呢？

编译的时候，编译器会对所有的可变模板参数展开处理，比如函数声明的是void Fun(Args...args)，那么所有含有Args和args的语句都要进行处理，如sizeof...(args)会被直接转为int嵌入到代码中，Fun(args...)会被直接转为Fun(1, 2, 3, 4)这种普通形式。

但是这似乎并没有完全展现出编译时和运行时的区别。那我们看一下下面这段代码：

这段代码编译时报错了。但我们按照运行时逻辑来看这段代码是完全没有问题的。当最后调用Fun函数，即Fun(8)时，8被T占领，参数包的个数为0，此时应该走else语句，终止。

但是这里就出现了个最大的错误，if、for这种语句是典型的运行时逻辑，在程序运行起来了且当运行到该位置的时候才知道if条件是不是为真，for应该循环几次。在上面的代码中，我们依靠的是else来终止函数确实看上去没什么问题，但是我们要带入编译器的视角，当编译的时候编译器只管将sizeof...(args)换成数字，检查语法上有没有问题，至于if-else要实现什么东西编译器是完全管不着的，所以在编译器的视角上，我们并没有写终止函数，编译器找不到，最后一次匹配不了函数，于是就报错了。假设运行起来了，我们确实发现代码是能跑通的，因为不存在匹配不上的情况，但是编译器都报错了，谈论运行的逻辑毫无意义。

看看下面这段代码，再对这两种逻辑加深印象

其实我们仔细带入运行时逻辑就会发现，上面的那个void Fun()根本就没有任何用处，因为if(sizeof...(args))就决定了当无参时是会直接走else语句，直接返回的。但这只是运行时逻辑，按编译时逻辑来讲Fun()是必须存在的。编译器只管展开可变模板参数，Fun(args...)虽然在if内，但它不会进行任何判断，它只管不停地递归，找函数，当它递归到最后的Fun()时，匹配上我们所写的函数就停下来，找不到就报错。

3.emplace_back

emplace_back兼容部分push_back的用法，如emplace_back(1)和push_back(1)

但是emplace_back（底层是用可变模板参数实现的）还支持另外一种写法，当容器是一个pair<string, string>时，可以使用emplace_back("苹果", "apple")这种写法。"苹果", "apple"这两个参数会被emplace_back的参数包args接收，在emplace_back内部new出一个新的空间时，会直接使用类似new pair<string, string>(args...)将整个args传到构造函数那边去。在构造函数那边同样有个可变模板参数实现的构造函数，它将除pair<string, string>以外的成员变量都初始化后，再将参数包args传过去，构造出pair（vector<string, string>可没有专门为<string, string>设置的构造，而pair有，所以要单独设置一层可变模板参数实现的构造函数）。

emplace_back只需要走一层构造就行了，push_back则是构造+拷贝构造/移动拷贝，效率要高一些。但是emplace_back并不完全兼容push_back，如emplace_back(  {"苹果", "apple"}  )就会报错

这是因为参数包class...Args在接收的时候会按照initializer_list来接收，传递也是如此，最后会按照initializer_list传递给pair的构造函数

而pair不能使用initializer_list来构造，所以不兼容。

这里容易混的是为什么不触发隐式类型转换，我们要搞清楚调用构造函数本身就是一层{}，调用又是一层initializer_list，第二层的initializer_list就需要看构造函数支不支持了

相比之下，push_back接收的值就是pair<string, string>，而不是什么参数包，因此push_back(  {"苹果", "apple"}  )触发隐式类型转换，能够正常构造。我们也可以将{"苹果", "apple"}同样理解为initializer_list，它去匹配构造函数里面的参数。我们也可发现将{"苹果", "apple"}传给pair<string, string>ret就相当于pair<string, string>ret = {"苹果", "apple"}，会以一层initializer_list去匹配参数。注意这里的initializer_list是传给对象而不是函数（构造函数自带一层{}），所以才能触发隐式类型转换

emplace_back也要考虑移动拷贝的情况，所以每次转发前要使用forward保证属性正确，防止右值变左值。