编译时等价于 std::accumulate()

Question

我尝试编写一个基本的编译时版本的std::accumulate()，方法是定义一个类模板，该模板将递归迭代给定范围并在每次迭代时添加元素。

在Ubuntu 14.04 上使用gcc 4.8.4 编译测试程序时，出现以下错误：

compile-time-accumulate.cpp: In function ‘int main()’:
compile-time-accumulate.cpp:44:40: error: call to non-constexpr function ‘std::vector<_Tp, _Alloc>::const_iterator std::vector<_Tp, _Alloc>::cbegin() const [with _Tp = int; _Alloc = std::allocator<int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::const_iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<const int*, std::vector<int> >; typename __gnu_cxx::__alloc_traits<typename std::_Vector_base<_Tp, _Alloc>::_Tp_alloc_type>::const_pointer = const int*]’
                               v.cbegin(),
                                        ^
compile-time-accumulate.cpp:46:32: error: ‘class __gnu_cxx::__normal_iterator<const int*, std::vector<int> >’ is not a valid type for a template non-type parameter
                               0>::value;

代码如下：

Run it online

#include <iostream>
#include <vector>

template
<
    typename     ResultType,
    typename     IteratorType,
    IteratorType Iterator,
    int          RangeLength,
    ResultType   InitialValue
>
struct accumulator
{
    static_assert(RangeLength > 1, "The range length must be > 1");
    static constexpr ResultType value = InitialValue
                                      + accumulator<ResultType,
                                                    IteratorType,
                                                    Iterator + 1,
                                                    RangeLength - 1,
                                                    *Iterator>::value;
};

template
<
    typename     ResultType,
    typename     IteratorType,
    IteratorType Iterator,
    //int          RangeLength,
    ResultType   InitialValue
>
struct accumulator<ResultType, IteratorType, Iterator, 1, InitialValue>
{
    static constexpr ResultType value = InitialValue + *Iterator;
};


int main()
{
    std::vector<int> v = {4,5,6,7};

    const int a = accumulator<int,
                              decltype(v.cbegin()),
                              v.cbegin(),
                              4,
                              0>::value;

    std::cout << a << std::endl;
}

所以基本上，标准不允许在模板参数中使用变量，这就是我在这里所做的：

const int a = accumulator<int,
                          decltype(v.cbegin()),
                          v.cbegin(),
                          4,
                          0>::value;

问：编写类模板（或任何其他“编译时”计算机制）以实现与std::accumulate() 类似的结果的正确方法是什么？

（理想情况下，应该能够像真正的std::accumulate() 一样传递自定义范围和二进制操作）

编辑： 代码中使用的std::vector 只是一个示例。我也尝试过 std::array 和 C 样式的数组，但我仍然遇到类似的问题。

EDIT2：我不想使用宏。

EDIT3：我不想使用外部库。这里的目标是做一个简单的、自包含的编译时计算块。类模板是我的第一个想法，但我愿意接受其他建议/技术。

Answer 1

std::vector 的存储空间是在运行时分配的。因此，在编译期间不可能迭代 std::vector。

现在用于std::array 和原始数组。假设您的 std::array 变量是 constexpr 您可以使用以下构造来累积它：

template<typename T, std::size_t N>
constexpr T compile_time_accumulator(std::array<T, N> const &A, int const i = 0) {
  return (i < N)? A[i] + compile_time_accumulator(A, i + 1) : T(0);
}

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对于原始数组，如果它们被声明为constexpr，则如下构造：

template<typename T, std::size_t N>
constexpr T compile_time_accumulator(T const (&A)[N], int const i = 0) {
  return (i < N)? A[i] + compile_time_accumulator(A, i + 1) : T(0);
}

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现在在 C++14 中，关于 constexpr 的事情变得更加轻松，您可以执行以下操作：

template<typename T, std::size_t N>
constexpr T compile_time_accumulator(T const (&A)[N]) {
  T sum(T(0));

  for(int i = 0; i < N; ++i) {
    sum += A[i];
  }

  return sum;
}

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或

template<typename T, std::size_t N>
constexpr T compile_time_accumulator(std::array<T, N> const &A) {
  T sum(T(0));

  for(int i = 0; i < N; ++i) {
    sum += A[i];
  }

  return sum;
}

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Answer 2

std::vector 与任何其他内存管理容器一样，当然在编译期间不可迭代。鉴于标签 C++11，我建议使用 boost.fusion :)