在运行时选择正确的模板特化答案

【问题标题】：choose correct template specialization at run-time在运行时选择正确的模板特化
【发布时间】：2011-04-11 13:10:07
【问题描述】：

我有

template <int i> struct a { static void f (); };

在代码的不同位置进行了专门化。如何为仅在运行时知道的i 调用正确的a<i>::f？

void f (int i) { a<i>::f (); } // won't compile

我不想在一个大的switch 中列出i 的所有可能值。

编辑：

我想到了类似的东西

#include <iostream>

template <int i> struct a { static void f (); };

struct regf {
  typedef void (*F)();
  enum { arrsize = 10 };
  static F v[arrsize];
  template < int i > static int apply (F f) {
    static_assert (i < arrsize, "");
    v[i] = a<i>::f;
    return 0;
  }
};
regf::F regf::v[arrsize];

template <int i> struct reg { static int dummy; };
template <int i> int reg<i>::dummy = regf::apply<i> ();

void f (int i) { return regf::v[i] (); }

#define add(i) \
  template <> struct a<i> : reg<i> { \
    static void f () { std::cout << i << "\n"; } \
  };

add(1)
add(3)
add(5)
add(7)

int main () {
  f (3);
  f (5);
}

但它崩溃了（我错过了强制实例化的东西吗？），我不喜欢那个 dummy 不是static const（并且使用内存），当然arrsize 比必要的大。

实际问题：有一个函数generate (int i) 调用a<i>::generate () 为仅在运行时给出的i 生成类a<i> 的实例。给出了设计（a<i> 类），它们继承自基类，并且可以随时在代码中的任何位置添加更多的 a 特化，但我不想强迫每个人手动更改我的 generate (i) 为很容易忘记。

【问题讨论】：

再次使用预期的解决方案编写代码，但不是实际问题。询问您要解决的问题。（不是您预期的解决方案中失败的原因）。你真的需要模板吗？为什么？专长？为什么？需要继承吗？为什么？
我无法更改struct a 的设计（它是更大系统的简化部分），但我需要一个低内存f 而无需手动更改switch添加的每个专业化。

标签： c++ templates template-specialization

【解决方案1】：

我不确定这是否是您可以获得的最佳解决方案，因为可能会有更好的设计，但无论如何您都可以使用一些元编程来触发函数的实例化和注册：

// in a single cpp file
namespace {
template <unsigned int N>
int register_a() {         // return artificially added
   register_a<N-1>();      // Initialize array from 0 to N-1
   regf::v[N] = &a<N>::f;  // and then N
   return N;
}
template <>
int register_a<0>() {
   regf::v[0] = &a<0>::f;  // recursion stop condition
   return 0;
}
const int ignored = register_a<regf::arrsize>(); // call it
}

该代码将实例化函数并注册指向静态成员函数的指针。需要假返回类型才能在静态上下文中强制执行函数（通过使用该函数初始化静态值）。

这很容易导致静态初始化失败。虽然regf::v 没问题，但任何依赖于regf::v 在静态初始化期间包含适当指针的代码都注定会失败。您可以使用通常的技术来改进它...

根据您实际发布的点点滴滴，我猜您正在尝试使用抽象工厂，并从每个具体工厂自动注册。有更好的方法来解决这个问题，但我认为这个答案解决了你的问题（我不确定这是否能解决你的问题）。

【讨论】：

【解决方案2】：

你必须这样做。模板在编译时被解析和实例化。除此之外，switch 不一定是低效的。它通常编译成一个查找表，开销很小。

但是，您可以使用递归模板魔术来嵌套 if/else 块来替换编译器为您生成的 switch。但是一个普通的switch 应该更具可读性。当然，除非你有成千上万的案例。

在任何一种情况下，您都需要知道i 在编译时可以拥有的一组值，因为编译器需要知道要实例化哪些模板。

【讨论】：

我正在使用像 add (i, short-code-for-f) 这样的宏来专门处理这个类。有没有比为每个add 更新开关更好的方法？（因为这可能会被遗忘并且容易出错）
@Thomas：你真正想解决的问题是什么？根据您的实际需要，您可以采取不同的方法。事实上，您刚刚发布了针对失败的解决方案的初始方法，但在不知道原始问题的情况下很难回答。
在这种情况下，潜在的问题是：为一组由数字索引的类选择正确的构造函数。高效且低内存的解决方案在其他用例中也很有用，我无法重新设计给定的部件。但就我而言，is 从 0 开始并增加。

【解决方案3】：

您不能在运行时选择模板特化，它们是根据定义在编译时选择的。

解决您正在查看的调度问题的常用方法是switch（如您推测的那样）或int 的vector 或map 到函数指针。

【讨论】：

【解决方案4】：

不，编译器需要在编译时实例化模板，因为它需要在编译时知道i的值。

【讨论】：

【解决方案5】：

你不能因为模板实例化是在编译时完成的。

【讨论】：