使用Constexpr C ++ 11填充n大小的数组答案

【问题标题】：Filling N sized array with constexpr c++11使用Constexpr C ++ 11填充n大小的数组
【发布时间】：2019-01-16 04:30:36
【问题描述】：

我知道我的代码应该在 c++14 中工作，但我必须在 c++11 中复制这种行为，我无法制作等效的 init() 有人可以帮忙吗？

enum MyEnum {
    BANANA, APPLE, PINEAPPLE, ORANGE, FRUIT_AMOUNT
};

template<MyEnum>
struct Fruit{
    virtual ~Fruit(){}
    virtual void dostuff(){}
};

template <>
struct Fruit<ORANGE>{
    void dostuff(){ cout<<"Hey apple!"<<endl;
}

constexpr array< Fruit*, FRUIT_AMOUNT > init(){   
    array< Fruit*, FRUIT_AMOUNT > myArray;
    for(int i =0; i < FRUIT_AMOUNT; i++)
        myArray[i] = new Fruit< (MyEnum) i >();

    return myArray;     
}

array<Fruit*, FRUIT_AMOUNT> myPrettyFruits = init();

【问题讨论】：

标签： c++11 templates c++14 template-meta-programming constexpr

【解决方案1】：

我知道我的代码应该在 c++14 中工作

嗯……一点也不。

你的代码有很多问题。

其中一些，没有特定的顺序

(1) 你不会写

array<Fruit*, FRUIT_AMOUNT>

因为Fruit 不是类型；这是一个模板类。

所以，举例来说，Fruit<BANANA> 是一个类型，你可以这样写

std::array<Fruit<BANANA> *, FRUIT_AMOUNT>

但您不能有指向Fruit 的指针，因为Fruit（没有说明模板参数）不是类型。

这个问题的一个可能的解决方案是让所有Fruit 类型继承自一个公共基础；举例

struct FruitBase
 { };

template <MyEnum>
struct Fruit : public FruitBase
 {
   virtual ~Fruit () {}
   virtual void dostuff () {}
 };

这样你就可以有一个FruitBase指针数组

std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT>

因此，您可以将数组指针放入Fruit<Something> 类型，这些类型也是FruitBase 指针。

(2) 你不能拥有

Fruit< (MyEnum) i >

其中i 是运行时已知变量，因为模板参数必须是编译时已知的。

一个可能的 C++14 解决方案是使用 std::make_index_sequence 获取模板序列（因此编译时已知）std::size_t 值。

我建议如下

template <std::size_t ... Is>
constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT>
   init_helper (std::index_sequence<Is...> const &)
 { return { { (FruitBase*)(new Fruit<(MyEnum)Is>()) ... } }; }

constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> init ()
 { return init_helper(std::make_index_sequence<FRUIT_AMOUNT>{}); }

注意这两个函数都是一个返回语句；这是constexpr C++11 函数所必需的。

不幸的是，std::index_sequence 和 std::make_index_sequence 仅从 C++14 开始可用。但是可以用 C++11 替代它们。

(3)new Something{}不能在编译时执行

所以你可以定义init_helper()constexpr，但它是一个假的constexpr函数（所以init()也是一个假的constexpr函数）因为无法在编译时执行。

所以你可以写

std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> myPrettyFruits = init();

但myPrettyFruits 是在运行时初始化的。

如果你尝试在编译时初始化它

constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> myPrettyFruits = init();

你得到一个编译错误。

以下是一个完整的 C++11 编译示例，带有 std::index_sequence/std::make_index_sequence 替换，仅在运行时有效

#include <array>
#include <iostream>

template <std::size_t...>
struct indexSequence
 { using type = indexSequence; };

template <typename, typename>
struct concatSequences;

template <std::size_t... S1, std::size_t... S2>
struct concatSequences<indexSequence<S1...>, indexSequence<S2...>>
   : public indexSequence<S1..., ( sizeof...(S1) + S2 )...>
 { };

template <std::size_t N>
struct makeIndexSequenceH
   : public concatSequences<
               typename makeIndexSequenceH<(N>>1)>::type,
               typename makeIndexSequenceH<N-(N>>1)>::type>::type
 { };

template<>
struct makeIndexSequenceH<0> : public indexSequence<>
 { };

template<>
struct makeIndexSequenceH<1> : public indexSequence<0>
 { };

template <std::size_t N>
using makeIndexSequence = typename makeIndexSequenceH<N>::type;


enum MyEnum
 { BANANA, APPLE, PINEAPPLE, ORANGE, FRUIT_AMOUNT };

struct FruitBase
 { };

template <MyEnum>
struct Fruit : public FruitBase
 {
   virtual ~Fruit () {}
   virtual void dostuff () {}
 };

template <>
struct Fruit<ORANGE> : public FruitBase
 { void dostuff () { std::cout << "Hey apple!" << std::endl; } };

// fake constexpr function: new can't be executed compile-time
template <std::size_t ... Is>
constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT>
      init_helper (indexSequence<Is...> const &)
 { return { { (FruitBase*)(new Fruit<(MyEnum)Is>()) ... } }; }

// fake constexpr: init_helper() can't be executed compile-time
constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> init ()
 { return init_helper(makeIndexSequence<FRUIT_AMOUNT>{}); }

int main ()
 {
   // compile (executed run-time)
   std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> myPrettyFruits = init();

   // compilation error (init() can't be executed compile-time)
   //constexpr std::array<FruitBase *, FRUIT_AMOUNT> myPrettyFruits = init();

 }

【讨论】：