我可以使用折叠表达式实现 max(A, max(B, max(C, D))) 吗？

Question

在尝试使用 C++17 折叠表达式时，我尝试实现 max sizeof，其中结果是 sizeof 类型的最大值。我有一个丑陋的折叠版本，它使用变量和 lambda，但我想不出一种方法来使用折叠表达式和 std::max() 来获得相同的结果。

这是我的折叠版本：

template<typename... T>
constexpr size_t max_sizeof(){
    size_t max=0;
    auto update_max = [&max](const size_t& size) {if (max<size) max=size; };
    (update_max(sizeof (T)), ...);
    return max;
}


static_assert(max_sizeof<int, char, double, short>() == 8);
static_assert(max_sizeof<char, float>() == sizeof(float));
static_assert(max_sizeof<int, char>() == 4);

我想使用折叠表达式和 std::max() 编写等效函数。例如，对于 3 个元素，它应该扩展为

return std::max(sizeof (A), std::max(sizeof(B), sizeof (C)));

可以吗？

Answer 1

只是为了玩玩c++17折表达式

template <typename ... Ts>
constexpr std::size_t max_sizeof ()
 {
   std::size_t  ret { 0 };

   return ( (ret = (sizeof(Ts) > ret ? sizeof(Ts) : ret)), ... ); 
 }

或者，使用 std::max() 是 constexpr 从 C++14 开始的事实（所以它在 C++17 中）

template <typename ... Ts>
constexpr std::size_t max_sizeof ()
 {
   std::size_t  ret { 0 };

   return ( (ret = std::max(sizeof(Ts), ret)), ... ); 
 }

与您的原始版本没有太大区别。

Answer 2

可能不是您想听到的，但不是。使用折叠表达式不可能做到这一点（纯粹¹）。他们的语法根本不允许这样做：

[expr.prim.fold]

A fold expression performs a fold of a template parameter pack over a binary operator.

fold-expression:
  ( cast-expression fold-operator ... )
  ( ... fold-operator cast-expression )
  ( cast-expression fold-operator ... fold-operator cast-expression )
fold-operator: one of
  +   -   *   /   %   ^   &   |   <<   >> 
  +=  -=  *=  /=  %=  ^=  &=  |=  <<=  >>=  =
  ==  !=  <   >   <=  >=  &&  ||  ,    .*   ->*

仅仅是因为函数调用表达式不是纯语法意义上的二元运算符。

_{¹ 参考其他精彩回答。}

Answer 3

如果你想在这里使用折叠表达式，那么你需要以某种方式使用运算符来调用 std::max 而不是函数调用。这是一个滥用 operator^ 的例子：

namespace detail {
    template<typename T, std::size_t N = sizeof(T)>
    struct type_size : std::integral_constant<std::size_t, N> { };

    template<typename T, auto M, typename U, auto N>
    constexpr auto operator ^(type_size<T, M>, type_size<U, N>) noexcept {
        return type_size<void, std::max(M, N)>{};
    }
}

template<typename... T>
constexpr std::size_t max_sizeof() noexcept {
    using detail::type_size;
    return (type_size<T>{} ^ ... ^ type_size<void, 0>{});
    // or, if you don't care to support empty packs
    // return (type_size<T>{} ^ ...);
}

Online Demo

编辑：@Barry 建议从 type_size 中删除 T（此处重命名为 max_val）：

namespace detail {
    template<auto N>
    struct max_val : std::integral_constant<decltype(N), N> { };

    template<auto M, auto N, auto R = std::max(M, N)>
    constexpr max_val<R> operator ^(max_val<M>, max_val<N>) noexcept {
        return {};
    }
}

template<typename... T>
constexpr std::size_t max_sizeof() noexcept {
    using detail::max_val;
    return (max_val<sizeof(T)>{} ^ ... ^ max_val<std::size_t{}>{});
    // or, if you don't care to support empty packs
    // return (max_val<sizeof(T)>{} ^ ...);
}

Online Demo

在外部，两种实现是等价的；在实现方面，我个人更喜欢前者，但 YMMV。 :-]

Answer 4

I would like to write equivalent function using fold expressions and std::max. For example for 3 elements it should expand to

return std::max(sizeof (A), std::max(sizeof(B), sizeof (C)));

另一种可能的解决方案（基于递归，不是的折叠表达式）如下

template <typename T0>
constexpr std::size_t max_sizeof ()
 { return sizeof(T0); }
    
template <typename T0, typename T1, typename ... Ts>
constexpr std::size_t max_sizeof ()
 { return std::max(sizeof(T0), max_sizeof<T1, Ts...>()); }

Answer 5

不是折叠表达式，而是 c++17 提供的另一种方式 - if constexpr:

template<class X, class Y, class...Ts>
constexpr std::size_t max_sizeof()
{
    auto base = std::max(sizeof(X), sizeof(Y));

    if constexpr (sizeof...(Ts) == 0)
    {
        // nothing
    }
    else if constexpr (sizeof...(Ts) == 1)
    {
        base = std::max(base, sizeof(Ts)...);
    }
    else
    {
        base = std::max(base, max_sizeof<Ts...>());
    }
    return base;
}

Answer 6

由于还没有人将此问题作为答案发布，因此最简单的方法就是使用针对此问题现成的 std::max() 重载：需要一个initializer_list:

template<typename... T>
constexpr size_t max_sizeof() {
    return std::max({sizeof(T)...});
}

Answer 7

只是为了好玩，对 ildjarn 出色解决方案的主题进行了变体

namespace detail
 {
   template <std::size_t N>
   struct tSizeH : std::integral_constant<std::size_t, N> { };

   template <std::size_t M, std::size_t N>
   constexpr tSizeH<std::max(M, N)> operator^ (tSizeH<M>, tSizeH<N>);
 }

template <typename ... T>
constexpr std::size_t max_sizeof() noexcept
 { return decltype((detail::tSizeH<sizeof(T)>{} ^ ...))::value; }

有点简化，因为（a）助手class只使用类型的sizeof()（直接在max_sizeof()中解析，（b）不使用基于终端值在 void 和零上，(c) operator^() 已声明但未实现（不需要实现它：仅对 return 类型感兴趣）和 (d) max_sizeof() 使用 decltype() 而不是调用 operator^() （因此不需要实现它）。

Answer 8

好的，没问题。

template<class Lhs, class F>
struct foldable_binop_t {
  Lhs lhs;
  F f;
  template<class Rhs>
  auto operator*(Rhs&& rhs) &&
  -> foldable_binop_t< std::result_of_t<F&(Lhs&&, Rhs&&)>, F >
  {
    return { f(std::forward<Lhs>(lhs), std::forward<Rhs>(rhs)), std::forward<F>(f) };
  }
  Lhs operator()() && { return std::forward<Lhs>(lhs); }
  operator Lhs() && { return std::move(*this)(); }
  Lhs get() && { return std::move(*this); }
};
template<class F>
struct foldable_t {
  F f;
  template<class Lhs>
  friend foldable_binop_t<Lhs, F> operator*( Lhs&& lhs, foldable_t&& self ) {
    return {std::forward<Lhs>(lhs), std::forward<F>(self.f)};
  }
  template<class Rhs>
  foldable_binop_t<Rhs, F> operator*( Rhs&& rhs ) && {
    return {std::forward<Rhs>(rhs), std::forward<F>(f)};
  }
};
template<class F>
foldable_t<F> foldable(F f) { return {std::move(f)}; }

测试代码：

template<class...Xs>
auto result( Xs... xs ) {
  auto maxer = [](auto&&...args){return (std::max)(decltype(args)(args)...);};
  return ((0 * foldable(maxer)) * ... * xs).get();
}
template<class...Xs>
auto result2( Xs... xs ) {
  auto maxer = [](auto&&...args){return (std::max)(decltype(args)(args)...);};
  return (foldable(maxer) * ... * xs).get();
}

int main() {
  int x = result2( 0, 7, 10, 11, -3 ); // or result
  std::cout << x << "\n";
}

Live example.

我个人认为

  auto maxer = [](auto&&...args){return (std::max)(decltype(args)(args)...);};

一直写着很烦，所以

#define RETURNS(...) \
  noexcept(noexcept(__VA_ARGS__)) \
  -> decltype(__VA_ARGS__) \
  { return __VA_ARGS__; }

#define OVERLOADS_OF(...) \
  [](auto&&...args) \
  RETURNS( __VA_ARGS__( decltype(args)(args)... ) )

成功

template<class...Xs>
auto result3( Xs... xs ) {
  return (foldable(OVERLOADS_OF((std::max))) * ... * xs).get();
}

甚至

template<class...Xs>
constexpr auto result4( Xs... xs )
  RETURNS( (foldable(OVERLOADS_OF((std::max))) * ... * xs).get() )

这似乎更具表现力，并且 noexcept / constexpr 正确等

Answer 9

这个怎么样（由 https://articles.emptycrate.com/2016/05/14/folds_in_cpp11_ish.html 提供）：

template<typename U, typename ... V>
constexpr auto max(const U &u, const V &... v) -> typename std::common_type<U, V...>::type {
  using rettype = typename std::common_type<U, V...>::type;
  rettype result = static_cast<rettype>(u);
  (void)std::initializer_list<int>{ ( (v > result)?(result = static_cast<rettype>(v), 0):0 )... };
  return result;
}

在 c++14 中工作，因此它不使用 c++17 折叠表达式，但它的工作方式如下所示：https://godbolt.org/z/6oWvK9

我可以使用折叠表达式实现 max(A, max(B, max(C, D))) 吗？

Can I implement max(A, max(B, max(C, D))) using fold expressions?

c++

templates

variadic-templates

fold-expression

c++17