使用 std::index_sequence 初始化具有固定大小数组成员的 POD 结构容器

Question

我正在尝试使用 std::integer_sequence and its helper template std::index_sequence 来初始化一个固定大小的 POD 结构，其行为类似于容器。每个元素依次包含一个固定大小的数组字段。

容器 POD 结构本质上定义为：

#define ELEM_NAME_SIZE   7
#define CONTAINER_SIZE  20

using Container = struct Container {
    int entries;
    Element elems[MAX_CONTAINER_SIZE];    
};

单个元素是：

using Element = struct Element {
    char name[MAX_NAME_CHARS];
    bool bFlag;
};

基于的答案，我能够使用 std::index_sequence 初始化固定长度 Elements。到目前为止一切顺利。

我需要想出一种方法来构造 Container 具有单个固定大小 const char* - 比如“ABCDEF”，或者使用固定长度的数组（最多最多 ELEM_NAME_SIZE) 个字符串。

constexpr char gTestNames[3][ELEM_NAME_SIZE] = {
    "APPLE", "BEE", "CHAIN"
};

在live coliru code中，第一个容器构造函数如下：

template<std::size_t N, typename Indices = std::make_index_sequence<N>>
constexpr Container makeContainer(char const (&name)[N]) {
    return makeContainer_in(name, Indices{});
}

正在构建并打印出容器的内容，产量为：

const auto container = makeContainer("ABCDEF");
std::cout << container << '\n';

输出：

Container: entries(7)[Element:[ABCDEF],,Element:[],,Element:[],,Element:[],,Element:[],,Element:[],,Element:[],,]

但是，使用替代模板函数重载，参数为 gTestNames:

template<std::size_t N, std::size_t NAME_LEN_MAX = ELEM_NAME_SIZE, typename Indices = std::make_index_sequence<N>>
constexpr Container makeContainer(const char(&names)[N][NAME_LEN_MAX]) {
    return makeContainer_in(names, Indices{});
}

调用使用：

const auto container1 = makeContainer(gTestNames);
std::cout << container1 << '\n';;

我得到以下错误输出：

main.cpp: In instantiation of 'constexpr Container makeContainer(const char (&)[N][NAME_LEN_MAX]) [with long unsigned int N = 3; long unsigned int NAME_LEN_MAX = 7; Indices = std::integer_sequence<long unsigned int, 0, 1, 2>; Container = Container]':
main.cpp:78:53:   required from here
main.cpp:64:28: error: no matching function for call to 'makeContainer_in(const char [3][7], std::integer_sequence<long unsigned int, 0, 1, 2>)'
   64 |     return makeContainer_in(names, Indices{});
      |            ~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~
main.cpp:52:21: note: candidate: 'template<long unsigned int N, long unsigned int ...Is> constexpr Container makeContainer_in(const char (&)[N], std::index_sequence<Is ...>)'
   52 | constexpr Container makeContainer_in(char const (&packed)[N], std::index_sequence<Is...>) {
      |                     ^~~~~~~~~~~~~~~~
main.cpp:52:21: note:   template argument deduction/substitution failed:
main.cpp:64:28: note:   mismatched types 'const char' and 'const char [7]'
   64 |     return makeContainer_in(names, Indices{});
      |            ~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~

如果可能的话，除了纠正我的错误之外，有没有什么方法可以简化所有这些样板代码——也许使用折叠表达式——我想使用 index_sequences（因为我正在努力学习如何使用它们），但我从来不理解总是将调用转发给某种代理以扩展索引的要求。一定有更简单的方法。

Answer 1

当然可以：

template<std::size_t N, std::size_t... Is>
constexpr Container makeContainer_in(char const (&packed)[N], std::index_sequence<Is...>) {
     return Container{ N, { packed[Is]... } };
}

不会工作，Container 有一个 Element，而不是 char（并且 Element 没有 Element::Element(char) 构造函数）。只需在参数包内使用它的构造函数实例化实际的容器元素。

template<std::size_t N, std::size_t... Is>
constexpr Element makeElement_in(char const (&name)[N], std::index_sequence<Is...>) {
    return Element{ { name[Is]... }, true, };
}

template<std::size_t N, typename Indices = std::make_index_sequence<N>>
constexpr Element makeElement(char const (&name)[N]) {
    return makeElement_in(name, Indices{});
}

template<std::size_t N, std::size_t NAME_LEN_MAX, std::size_t... Is>
constexpr Container makeContainer_in(const char(&names)[N][NAME_LEN_MAX], std::index_sequence<Is...>) {
    return Container{ N, { makeElement(names[Is])... } };
}

template<std::size_t N, std::size_t NAME_LEN_MAX, typename Indices = std::make_index_sequence<N>>
constexpr Container makeContainer(const char(&names)[N][NAME_LEN_MAX]) {
    return makeContainer_in(names, Indices{});
}

Godbolt link.

Answer 2

如果您希望输出遵循给定的输出 HELLO

 Element:[H], Element:[E], Element:[L], Element:[L], Element:[O],

此代码可以工作，但如果您传递以空字符结尾的字符串，将会有一个空字符元素。

#include <iostream>
#include <tuple>

#define MAX_NAME_CHARS 9
#define MAX_CONTAINER_SIZE 100

struct Element {
    char name[MAX_NAME_CHARS];
    bool bFlag;
    int foo;
    friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const Element& next) {
        os << next.name;
        return os;
    }    
};

struct Container {
    int entries;
    Element elems[MAX_CONTAINER_SIZE];    
    friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const Container& next) {        
            os << "Container: entries(" << next.entries << ")[";
            for (auto i = 0; i<next.entries; ++i) {
                os << next.elems[i] << ",";
            }
            os << "]\n";
            return os;
    } 
};

template<std::size_t N, std::size_t ... I>
constexpr Container makeContainerInSingle(const char(&singlecharnames)[N],
                                 std::index_sequence<I...>) {
    auto result = Container {
        N,
        {Element{
            {singlecharnames[I]},
            true, 
            0}...
        }
    };
    return result;
}

template<std::size_t N>
constexpr Container makeContainerSingle(const char(&singlecharnames)[N]) {
    return makeContainerInSingle(singlecharnames, std::make_index_sequence<N>{});
}

int main() {
    auto c2 = makeContainerSingle("HELLO");
    std::cout << c2 << std::endl;
}

输出如下

Container: entries(6)[H,E,L,L,O,,]

作为附加说明，我不确定使用 std::index_sequence 可以做些什么来简化模式，尽管如果您认为索引序列更简单，可以像我的示例代码一样直接构建索引序列.

使用 std::index_sequence 初始化具有固定大小数组成员的 POD 结构容器

using std::index_sequence to initialize POD struct container with fixed size array members

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