在编译时构建开关答案

【问题标题】：Building a switch at compile time在编译时构建开关
【发布时间】：2018-07-25 04:32:52
【问题描述】：

一个简单的问题是：你能在编译时构建类似于switch 的东西吗？答案是肯定的。但是我可以将这样的东西优化（或可能优化）为switch 吗？

解释这个问题：一个例子：

假设我有一个接受整数的函数，我希望它为每个整数输入做一些不同的事情（一种行为）。这很简单，是使用switch 的经典案例。但是假设我有一个实现行为的类型的模板参数包，并且我想为该组行为编写与 switch 等效的内容，并键入它们在包中的索引。当然，这很容易实现，下面有一个示例。

我的实现的问题是，即使在低优化级别，开关也会编译成带有小跳转表的计算跳转。模板化的解决方案变成了一组简单的 if/then/else if/... 子句，并以这种方式编译，给定足够高的优化设置。

例子可以看这里：

https://godbolt.org/g/fxQF1U

在该示例中，您可以在第 690 行的程序集中看到基于 switch 的实现。模板版本可以在第 804 行找到。我还在此处包含示例的源代码，以防链接失效。

我知道编译器可以根据“as if”子句进行尽可能多的优化，但是有没有办法这样编写，以便编译器更有可能生成更优化的代码？

#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <any>
#include <string>
#include <vector>
#include <typeinfo>
#include <iostream>
#include <random>

template <typename... T>
struct Types {};

template <int I>
std::any get_type_name2p(int n) {
  return unsigned();
}

template <int I, typename T, typename... Rest>
std::any get_type_name2p(int n) {
  if (n == I) {
    return T();
  }
  return get_type_name2p<I + 1, Rest...>(n);
}

std::any get_type_name2(int n)
{
  return get_type_name2p<
    0, int, float, std::string, std::vector<int>,
    std::vector<float>, std::vector<double>, double, char>(n);
}

std::any get_type_name(int n)
{
  switch (n) {
   case 0:
    return int();
   case 1:
    return float();
   case 2:
    return std::string();
   case 3:
    return std::vector<int>();
   case 4:
    return std::vector<float>();
   case 5:
    return std::vector<double>();
   case 6:
    return double();
   case 7:
    return char();
   default:
    return unsigned();
  }
}

int main()
{
  std::random_device rd;
  std::mt19937 mt(rd());
  std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 10);

  auto n = dist(mt);
  auto x = get_type_name(n);
  std::cout << x.type().name() << std::endl;

  auto y = get_type_name2(n);
  std::cout << y.type().name() << std::endl;

  return 0;
}

【问题讨论】：

这个问题可以更准确地描述为“类型的开关”。
尝试用产生any的lambda工厂函数填充一个数组。由于它们不是捕获的，它们隐式转换为函数指针，不需要std::function。然后只需索引该数组。
您可能想要std::variant 而不是手动执行此操作。
Variadic templates and switch statement?的可能重复
将switch 转换为代码可能会使用多种策略，因此通常，您必须选择模板等效的策略（索引、映射、if 链）。对于您的情况，索引似乎还可以。

标签： c++ c++17

【解决方案1】：

这是一个可能的解决方案：

std::any get_type_name(int n)
{

  if ((n<0) || (n>7)) { n = 8; }
  std::any types[9]=
  {
    int(),
    float(),
    std::string(),
    std::vector<int>(),
    std::vector<float>(),
    std::vector<double>(),
    double(),
    char(),
    unsigned()
  };

  return types[n];
}

【讨论】：