将类型转换为整数的元函数，反之亦然

Question

typeid 允许在运行时为每个类型分配一个唯一的 std::type_index。我想做同样的事情，静态地使用两个元函数：

// Get a unique integral number associated with the provided type
template <class T>
struct encode_type
{
    using type = T;
    static constexpr std::size_t value = /* Metaprogramming magic */;
};

// Get the type uniquely associated with the provided value
template <std::size_t V>
struct decode_type
{
    static constexpr std::size_t value = V;
    using type = /* Metaprogramming magic */;
};

有没有办法在 C++11 中做到这一点？

Answer 1

C++ 中的类型多于 size_t。

作为证明：

template<size_t N> struct bob {};

bob<X> 类型与 size_t 值一样多。

template<class...> struct alice {};

现在，alice<bob<1>, bob<2>> 是一个有效的类型。 alice<alice<bob<1>>.

也是

alice 类型比 bob 类型多得多。

因此没有从 size_t 值集到类型集的注入。

因此，如果是双射的，那么任何此类映射都必须是不完整的。您只能将某些类型的子集映射到 size_t 然后再映射回来。

您没有指定您只想处理类型的一个子集，所以答案是，您不能按照您的要求进行操作。

请注意，std::type_index 只是一个可散列的可比较对象。它不像整数值那样 "index"。

Answer 2

我将提供部分解决方案，因为我对解决所有混乱的细节不感兴趣。使用带有包含整个类型定义的参数的宏。现在用这个参数做三件事（需要有辅助宏）：

按原样使用参数来定义类型。
将字符串化的参数传递给加密哈希函数。
- 该函数的输出将是某个位数的整数。毫无疑问，因为密码安全，该整数将大于内置整数类型。因此，不要使用 type_id 或 size_t 或诸如此类的东西，而是使用您自己的索引类型；它可以是一个 POD。
那个散列函数的值就是定义encode_type和decode_type的神奇值。
- 由于模板参数中类型的限制，您可能必须使用constexpr存储哈希值的地址来定义decode_type。

这里的基本原理与哥德尔不完备性定理证明中使用的相同，即一串字符总是有两种解释，一种是形式系统的成员，另一种是数字。（顺便说一句，证明的核心是创造一种从正式系统内部谈论该数字的方式。）

可以肯定的是，使用 C++ 工具链中现成的工具的细节很混乱。不过，使之成为可能的关键因素是字符串化运算符 #。这类似于上面的第二种解释，定义不是作为语言的成员，而是作为 "just data".

Answer 3

这是一个适用于 GCC 5.2 和 Clang 3.7 的可能解决方案。

我以后会用Filip Roséen's Constexpr Meta-Container with some slight alterations. As T.C. pointed out, this may be made ill-formed，所以这个方案在生产代码中完全不合理，但目前来说还是很酷的。我什至不确定这是否 100% 符合标准。

// This is our meta-container
using TypeMap = atch::meta_list<class A>;

// Get a unique integral number associated with the provided type
template <class T>
struct encode_type
{
    using type = T;
    // Push T into the container and store the pre-push size
    //( requires slight change to Filip's code)
    static constexpr std::size_t value = TypeMap::push<T>();
};

// Get the type uniquely associated with the provided value
template <std::size_t V>
struct decode_type
{
    static constexpr std::size_t value = V;
    // Get the type at index V
    // (requires a small helper function addition)
    using type = decltype(TypeMap::at<V>());
};

我对原代码的改动：

template<class T, class H = meta_list, std::size_t Size = counter::value()>
static constexpr std::size_t push (
  size_type = push_state<
    typename H::template value<>::template push<T>::result
  > ()
) { return Size; }

我在推送之前将 atch::meta_list::push 修改为 return 元容器的大小 。我使用了带有默认参数的模板参数来确保在推送之前计算大小。

template<size_type Idx, class H = meta_list> static constexpr auto at () -> typename H::template value<>::template at<Idx>::result;

我在 atch::meta_list 中添加了一个小的 decltype 辅助函数，以隐藏所有相关的名称混乱。

一些测试代码：

int main () { std::array<int, 4> encoded { encode_type<int>::value, encode_type<double>::value, encode_type<std::string>::value, encode_type<float>::value }; std::cout << "Encoding: "; for (auto i : encoded) std::cout << i << ", "; std::cout << std::endl; std::array<std::type_index, 4> decoded { typeid(decode_type<0>::type), typeid(decode_type<1>::type), typeid(decode_type<2>::type), typeid(decode_type<3>::type), }; std::cout << "Decoding: "; for (auto i : decoded) std::cout << i.name() << ", "; std::cout << std::endl; }

Clang 和 GCC 都会发出一堆警告，但它们都“有效”！

叮当声compiles, runs and outputs:

Encoding: 0, 1, 2, 3,

Decoding: i, d, NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE, f,

海湾合作委员会compiles, runs and outputs:

Encoding: 0, 1, 2, 3,

Decoding: i, d, NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE, f,

也许预处理步骤会更好...

将类型转换为整数的元函数，反之亦然

Metafunction to convert a type to an integer and vice-versa

c++

templates

types

template-meta-programming

c++11