在编译时像未知边界数组一样初始化 C++ 结构

Question

我可以写这个并且它工作得很好：

struct Foo
{
  int i;
  std::string s;
};

const Foo foo[] = {
  { 42, "the answer to the ultimate questions" },
  { 23 /*initializing only the first member, 's' gets the default value*/ }
};

我想要做的是用一个结构来包装数组，这样我就可以向它添加方法：

template<typename V1, typename V2, size_t Count>
struct Map
{
  std::array<std::pair<V1, V2>, Count> mappings;
  //or
  //std::pair<V1, V2> mappings[Count];

  V1 operator()(const V2&) const;
  V2 operator()(const V1&) const;
};

我想将它初始化为一个未知边界数组，如下所示：

constexpr Map<int, std::string_view, /*???*/> = {
  { 42, "the answer to the ultimate question" },
  { 23, "some other stuff" },
  { /*...*/ }
};

但是随后出现了一个问题，您需要指定我不想做的 Count 模板参数，我希望它像在数组情况下一样工作。

我认为返回此类对象的函数可以解决问题，如下所示：

template<typename V1, typename V2, typename... Args>
constexpr auto makeMap(Args... args)
{
  return Map<V1, V2, sizeof...(Args)>{ args... };
}

然后允许像这样使用它：

using Item = std::pair<int, std::string_view>;

constexpr auto map = makeMap<int, std::string_view>(
  Item{ 42, "the answer to the ultimate questions" },
  Item{ 23, "some other stuff" }
);

但是如果你省略了Item类型，那么模板实例化就不能推导参数类型，这就禁止了我原本想要的用法：

constexpr auto map = makeMap<int, std::string_view>(
  { 42, "the answer to the ultimate questions" },
  { 23, "some other stuff" }
);

目前我认为这是不可能的，但无论如何我还是想问一下，以防我遗漏了什么。

在对此进行研究时，我发现 a proposal 这正是我想要的。

无论如何，我很想知道任何想法。

Answer 1

建议使用to_array:

template<typename V1, typename V2, size_t N>
constexpr auto makeMap(std::pair<V1, V2> const (&a)[N])
{
  return Map<V1, V2, N>{ to_array<std::pair<V1, V2>>(a) };
}

constexpr auto map = makeMap<int, std::string_view>({
  { 42, "the answer to the ultimate question" },
  { 23, "some other stuff" },
  { /*...*/ }
});

如果您的编译器支持 library fundamentals TS v2，您可以在命名空间 std::experimental 内的 header <experimental/array> 中找到 to_array 的实现。

Answer 2

按照 Jarod42 的建议，以递归的方式，我提出了一个递归的 MakeMyMap 结构，其中有一个 static func() 接收一个序列 std::pair<T1, T2>参数 [观察：42 是 std::pair 个参数数量的默认上限]。

template <typename T1, typename T2, std::size_t Dim>
struct MyMap
 {
   std::array<std::pair<T1, T2>, Dim> map;
 };

template <typename T, std::size_t>
using getTheType = T;

template <typename, typename, typename = std::make_index_sequence<42u>>
struct MakeMyMap;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
   : public MakeMyMap<T1, T2, std::make_index_sequence<sizeof...(Is)-1u>>
 {
   using MakeMyMap<T1, T2, std::make_index_sequence<sizeof...(Is)-1u>>::func;

   static auto func (getTheType<std::pair<T1, T2>, Is> const & ... ps)
    { return MyMap<T1, T2, sizeof...(Is)>{ { { ps... } } }; }
 };

template <typename T1, typename T2>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<>>
 {
   static auto func ()
    { return MyMap<T1, T2, 0u>{ }; }
 };

所以你可以这样写

   auto map = MakeMyMap<int, std::string>::func(
      { 42, "the answer to the ultimate questions" },
      { 23, "some other stuff" }
      );

下面是完整编译（C++14就够了）的例子

#include <array>
#include <string>
#include <utility>

template <typename T1, typename T2, std::size_t Dim>
struct MyMap
 {
   std::array<std::pair<T1, T2>, Dim> map;
 };

template <typename T, std::size_t>
using getTheType = T;

template <typename, typename, typename = std::make_index_sequence<42u>>
struct MakeMyMap;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
   : public MakeMyMap<T1, T2, std::make_index_sequence<sizeof...(Is)-1u>>
 {
   using MakeMyMap<T1, T2, std::make_index_sequence<sizeof...(Is)-1u>>::func;

   static auto func (getTheType<std::pair<T1, T2>, Is> const & ... ps)
    { return MyMap<T1, T2, sizeof...(Is)>{ { { ps... } } }; }
 };

template <typename T1, typename T2>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<>>
 {
   static auto func ()
    { return MyMap<T1, T2, 0u>{ }; }
 };

int main ()
 {
   auto map = MakeMyMap<int, std::string>::func(
      { 42, "the answer to the ultimate questions" },
      { 23, "some other stuff" }
      );

   static_assert( std::is_same<decltype(map),
                               MyMap<int, std::string, 2u>>::value, "!" );
 }

使用 C++17，你可以使用 std::string_view 而不是 std::string，你可以定义 constexpr func() 函数，所以 map 可以是constexpr

   constexpr auto map = MakeMyMap<int, std::string_view>::func(
      { 42, "the answer to the ultimate questions" },
      { 23, "some other stuff" }
      );

你也可以验证

   static_assert( std::is_same<decltype(map),
                               MyMap<int, std::string_view, 2u> const>::value, "!" );

使用新的 C++17 可变参数 using，您可以完全避免递归重写 MakeMyMap，如下所示

template <typename, typename, typename = std::make_index_sequence<42u>>
struct MakeMyMap;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
   : public MMM_helper<T1, T2, std::make_index_sequence<Is>>...
 { using MMM_helper<T1, T2, std::make_index_sequence<Is>>::func...; };

其中MMM_helper（Make My Map helper）定义如下

template <typename, typename, typename>
struct MMM_helper;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MMM_helper<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
 {
   static constexpr auto func (getTheType<std::pair<T1, T2>, Is> const & ... ps)
    { return MyMap<T1, T2, sizeof...(Is)>{ { { ps... } } }; }
 };

以下是完整的 C++17 非递归示例

#include <array>
#include <string_view>
#include <utility>

template <typename T1, typename T2, std::size_t Dim>
struct MyMap
 {
   std::array<std::pair<T1, T2>, Dim> map;
 };

template <typename T, std::size_t>
using getTheType = T;

template <typename, typename, typename>
struct MMM_helper;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MMM_helper<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
 {
   static constexpr auto func (getTheType<std::pair<T1, T2>, Is> const & ... ps)
    { return MyMap<T1, T2, sizeof...(Is)>{ { { ps... } } }; }
 };

template <typename, typename, typename = std::make_index_sequence<42u>>
struct MakeMyMap;

template <typename T1, typename T2, std::size_t ... Is>
struct MakeMyMap<T1, T2, std::index_sequence<Is...>>
   : public MMM_helper<T1, T2, std::make_index_sequence<Is>>...
 { using MMM_helper<T1, T2, std::make_index_sequence<Is>>::func...; };

int main ()
 {
   constexpr auto map = MakeMyMap<int, std::string_view>::func(
      { 42, "the answer to the ultimate questions" },
      { 23, "some other stuff" }
      );

   static_assert( std::is_same<decltype(map),
                               MyMap<int, std::string_view, 2u> const>::value, "!" );
 }

在编译时像未知边界数组一样初始化 C++ 结构

Initialize a C++ struct like an array of unknown bound at compile time

c++

templates

variadic-templates

c++17