如何有效地实现 std::tuple 使得空类型的元组本身就是空类型？

Question

我正在实施 std::tuple，我希望它在对象大小和编译时间方面尽可能高效。我遵循 here and here.

给出的建议

为了提高编译时性能，该实现不使用递归继承，而是使用 tuple_leaf 技巧的多重继承。此外，它在可能的情况下使用空基 class 优化来减小类型的大小。

为了确保始终应用空基数 class 优化，我的 tuple 实现本身是从基数 class 派生的，而不是将实现存储在成员变量中。但是，这会导致嵌套元组出现问题，因为 tuple_leaf 技术通过转换为基数 class 来工作。嵌套元组会导致歧义，因为同一类型的 tuple_leaf 在推导链中可能出现不止一次。

下面贴出了一个程序来简化问题。有没有一种简单的方法可以消除转换的歧义并允许程序在不抛出 assert 的情况下编译和执行？我考虑过检测嵌套元组大小写并以某种方式在其类型中编码每个 tuple_leaf 的多维位置，但这看起来很复杂并且可能会降低编译时性能。

#include <type_traits>
#include <cassert>

template<int i, class T, bool = std::is_empty<T>::value>
struct tuple_leaf
{
  tuple_leaf(T x) : val(x) {}

  T& get() { return val; }

  T val;
};


template<int i, class T>
struct tuple_leaf<i,T,true> : private T
{
  tuple_leaf(T x) : T(x) {}

  T& get() { return *this; }
};


template<int i, class T1, class T2>
struct type_at
{
  using type = T1;
};


template<class T1, class T2>
struct type_at<1,T1,T2>
{
  using type = T2;
};


template<class T1, class T2>
struct tuple_base : tuple_leaf<0,T1>, tuple_leaf<1,T2>
{
  tuple_base(T1 a, T2 b) : tuple_leaf<0,T1>(a), tuple_leaf<1,T2>(b) {}

  template<int i>
  tuple_leaf<i,typename type_at<i,T1,T2>::type> get_leaf()
  {
    // XXX how to disambiguate this conversion?
    return *this;
  }
};


// XXX deriving from tuple_base rather than
//     making tuple_base a member is the root of the issue
template<class T1, class T2>
struct my_tuple : tuple_base<T1,T2>
{
  my_tuple(T1 a, T2 b) : tuple_base<T1,T2>(a, b) {}
};

template<int i, class T1, class T2>
typename type_at<i,T1,T2>::type& get(my_tuple<T1,T2>& t)
{
  return (t.template get_leaf<i>()).get();
}

template<class T1,class T2>
my_tuple<T1,T2> make_tuple(T1 a, T2 b)
{
  return my_tuple<T1,T2>(a,b);
}

struct empty {};

int main()
{
  auto tuple = make_tuple(empty(), make_tuple(empty(),empty()));

  assert((std::is_empty<decltype(tuple)>::value));
  assert(sizeof(tuple) == sizeof(empty));

  get<0>(tuple);

  return 0;
}

编译器输出：

$ clang-3.5 -std=c++11 repro.cpp 
repro.cpp:47:12: error: ambiguous conversion from derived class 'tuple_base<empty, my_tuple<empty, empty> >' to base class 'tuple_leaf<0, empty, true>':
    struct tuple_base<struct empty, struct my_tuple<struct empty, struct empty> > -> tuple_leaf<0, struct empty>
    struct tuple_base<struct empty, struct my_tuple<struct empty, struct empty> > -> tuple_leaf<1, struct my_tuple<struct empty, struct empty> > -> struct my_tuple<struct empty, struct empty> -> tuple_base<struct empty, struct empty> -> tuple_leaf<0, struct empty>
    return *this;
           ^~~~~
repro.cpp:63:22: note: in instantiation of function template specialization 'tuple_base<empty, my_tuple<empty, empty> >::get_leaf<0>' requested here

  return (t.template get_leaf<i>()).get();
                     ^
repro.cpp:80:3: note: in instantiation of function template specialization 'get<0, empty, my_tuple<empty, empty> >' requested here
  get<0>(tuple);
  ^
1 error generated.

Answer 1

当你只有一把锤子时，一切看起来都像 "why not try CRTP"。因为CRTP用templates解决了所有问题。

用派生的 class D 扩展 tuple_leaf，并将 tuple_base 的类型传入。（或者，编写 template<class...>struct types{}; 并将其传入 - 所有你need 是唯一区分两个不同元组的类型。

修改get_leaf得到合适的class，现在没有歧义了。

问题：

首先，在没有 ICF 的情况下，这使得一堆原本相同的方法现在截然不同。

其次，如果你实现递归元组，这会很糟糕。以上依赖于包含子元组 X 的元组与子元组具有不同类型集的事实。

第三，when I tried it myself 使用上面的代码，我得到了非 1 大小的空结构。奇怪的。如果我绕过静态断言等，get<0> 段错误。这可能是您简化问题的产物，我不确定。

如何有效地实现 std::tuple 使得空类型的元组本身就是空类型？

How to implement std::tuple efficiently such that a tuple of empty types is itself an empty type?

c++

templates

tuples

c++11