使用嵌套映射的可变模板参数推断

Question

在使用 C++ 时，有时我会使用嵌套映射。例如，假设：

enum Color { RED, GREEN, BLUE};
enum Shape { CIRCLE, SQUARE, TRIANGLE };
std::unordered_map<Color, std::unordered_map<Shape, int>> shapeColorCount;

对于这些情况，使用可变参数模板编写在键类型上模板化的 setter 和 getter 函数会很有用。目标是这样的：

template<typename TValue, typename TKeys...>
TValue& nestedGet(MapTypeHere t_map, const TKeys&... t_keys);
void nestedSet(MapTypeHere t_map, const TValue& t_value, const TKeys&... t_keys);

递归地定义这些函数并不难，但我的主要问题是让模板参数的类型推断正常工作。问题是指定 MapTypeHere。我几乎可以写出类似的东西

template<typename TValue, typename TKey>
using Map = std::unordered_map<TKey, TValue>;

template<typename TValue, typename TOuterKey, typename... TInnerKeys>
using Map = std::unordered_map<TOuterKey, Map<TValue, TInnerKeys...>;

template<typename TValue, typename... TKeys>
TValue& nestedGet(Map<TValue, TKeys...>& t_map, const TKeys&... t_keys);
void nestedSet(Map<TValue, TKeys...>& t_map, const TValue& t_value, const TKeys&... t_keys);

尝试创建递归 using 指令，但它抱怨我在尝试使用 Map 的基本情况时尝试在非包模板变量中使用参数包。如果我将它们包装在结构中，它似乎允许它使用声明执行此递归，但是我遇到了类型推断不起作用的问题。回到上面的例子：

std::unordered_map<Color, std::unordered_map<Shape, int>> shapeColorCount
nestedSet<int, Color, Shape>(shapeColorCount, 5, Color::RED, Shape::SQUARE); // This works
nestedSet(shapeColorCount, 5, Color::RED, Shape::SQUARE); // It can't figure out the types for the template

有没有办法让这个设置正常工作？

Answer 1

是的，你可以编写如下函数：

template<typename Map, typename Value, typename FirstKey, typename ...RestKeys>
void nestedSet(Map& map, Value const& value, FirstKey const& key, RestKeys const&... rest_keys)
{
    if constexpr(sizeof...(RestKeys) == 0)
        map[key] = value;
    else
        nestedSet(map[key], value, rest_keys...);
}

template<typename Map, typename FirstKey, typename ...RestKeys>
auto& nestedGet(Map& map, FirstKey const& key, RestKeys const&... rest_keys)
{
    if constexpr(sizeof...(RestKeys) == 0)
        return map[key];
    else
        return nestedGet(map[key], rest_keys...);
}

请注意，此解决方案不依赖于特定的 unordered_map<Color, std::unordered_map<Shape, int>> 实例化。它适用于键和值类型的任何实例化，以及任何深度的嵌套unordered_maps。

这是demo。

另外，如果您没有 c++17，那么您可以使用带有单个 KeyType 参数的重载模板重写 if constexpr 解决方案。

Answer 2

来不及玩了？

在我看来，给定一个递归 nestedGet()，您可以使用 if constexpr（如果您可以使用 C++17）编写，也可以使用如下重载，

template <typename M, typename K>
auto & nestedGet (M & map, K const & key)
 { return map[key]; }

template <typename M, typename K, typename ... RKs>
auto & nestedGet (M & map, K const & key, RKs const & ... rks)
 { return nestedGet(map[key], rks...); }

nestedSet() 函数可以写在nestedGet() 上，简单如下

template <typename M, typename V, typename ... Ks>
void nestedSet (M & map, V const & value, Ks const & ... keys)
 { nestedGet(map, keys...) = value; }

以下是完整的编译示例

#include <iostream>
#include <unordered_map>

enum Color { RED, GREEN, BLUE};
enum Shape { CIRCLE, SQUARE, TRIANGLE };

template <typename M, typename K>
auto & nestedGet (M & map, K const & key)
 { return map[key]; }

template <typename M, typename K, typename ... RKs>
auto & nestedGet (M & map, K const & key, RKs const & ... rks)
 { return nestedGet(map[key], rks...); }

template <typename M, typename V, typename ... Ks>
void nestedSet (M & map, V const & value, Ks const & ... keys)
 { nestedGet(map, keys...) = value; }

int main () 
 {
   std::unordered_map<Color, std::unordered_map<Shape, int>> shapeColorCount;

   nestedSet(shapeColorCount, 42, Color::RED, Shape::SQUARE); 

   std::cout << nestedGet(shapeColorCount, Color::RED, Shape::SQUARE) << std::endl; 
 }