将可变参数模板内容转储到二维数组

Question

简要说明：

考虑一个基于可变参数模板的类型列表，用于保存整数值：

template<typename... Ts>
struct list {};

using my_int_list = list<std::integral_constant<0>,
                         std::integral_constant<1>,
                         std::integral_constant<2>>;

这可以使用数组初始化器和可变参数包扩展转储到数组中：

template<typename LIST>
struct to_array;

template<typename... Ts>
struct to_array<list<Ts...>>
{
    static constexpr unsigned int result[] = { Ts::value... };
}; 

现在考虑我想对二维数组做同样的事情（换句话说，输入是类型列表的类型列表）。我们可以使用后面的元函数来转储子数组，并使用第二个元函数来转储外部数组：

template<typename LIST>
struct to_2d_array;

template<typename... Ts>
struct to_2d_array<list<Ts...>>
{
    using value_type = unsigned int; //To simplify things, suppose we know the type
                                     //of the elements. Also suppose the array is 
                                     //squared.

    static constexpr value_type result[sizeof...(Ts)][sizeof...(Ts)] = { to_array<Ts>::result... };
};

我的问题（即深度上下文）：

我正在编写一个编译时 Mandelbrot 分形渲染。渲染工作“正常”¹，并将结果作为 RGB 值的方形 2d 类型列表（相同长度的类型列表的类型列表）返回。 需要to_2d_array 元函数将结果转储到数组并在运行时将其写入 PPM 文件中。

The RGB values 是等效于std::integral_constant<unsigned int> 的完整包装器的实例，它有一个成员value 保存该值。

我上面发布的代码正是我写的in my implementation，使用标准类型（std::integral_constant）而不是我自己的类型。上面的代码完美运行at coliru，但我的编译器（GCC4.8.1）说：

初始化器需要用额外的大括号括起来。

在to_2d_array。如果我放了额外的大括号，则赋值编译会失败，并出现“从指针到数组的无效转换”。

我做错了什么？是否有其他近似值可以实现这一目标？

[1] 现在真的不行，因为编译这个模板元编程怪物会导致 GCC 内部分段错误 :)。但是这个问题和问题无关……

Answer 1

根据您的coliru example 中写的，我想指出几个问题。

1. result的类型。

   以下代码无法编译。

   int main() {
     int x[] = {1, 2, 3};
     int y[3][3] = {x, x, x};
   }
   

   而以下是。

   #include <array>
   
   int main() {
     std::array<int, 3> x = {1, 2, 3};
     std::array<std::array<int, 3>, 3> y = {x, x, x};
   }
   

   to_array<>和to_2d_array<>中result的类型与第一个例子等价。

2. result 被声明为static constexpr，但缺少行外定义。

以下是为解决上述问题而进行修改的代码。

#include <array>
#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename... Ts>
struct list {};

template <typename List>
struct to_array;

template <typename... Ts>
struct to_array<list<Ts...>> {

    using result_type = std::array<unsigned int, sizeof...(Ts)>;

    /* Use std::array<> instead of C-array. */
    static constexpr result_type result = { Ts::value... };

};  // ToArray<List<Ts...>>

/* Out-of-line definition for static constexpr variable. */    
template <typename... Ts>
constexpr typename to_array<list<Ts...>>::result_type
    to_array<list<Ts...>>::result;

template <typename List>
struct to_2d_array;

template <typename... Ts>
struct to_2d_array<list<Ts...>> {

    using result_type = 
        std::array<std::array<unsigned int, sizeof...(Ts)>, sizeof...(Ts)>;

    /* Use std::array<> instead of C-array. */
    static constexpr result_type result = { to_array<Ts>::result... };
};

/* Out-of-line definition for static constexpr variable. */
template <typename... Ts>
constexpr typename to_2d_array<list<Ts...>>::result_type 
    to_2d_array<list<Ts...>>::result;

int main() {
  using my_int_list = list<std::integral_constant<int, 0>,
                           std::integral_constant<int, 1>,
                           std::integral_constant<int, 2>>;
  for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    std::cout << to_array<my_int_list>::result[i] << ' ';
  }  // for
  std::cout << std::endl << std::endl;
  using my_2d_list = list<my_int_list,my_int_list,my_int_list>;
  /* Actually try printing the result. */
  for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    for (int j = 0; j < 3; ++j) {
      std::cout << to_2d_array<my_2d_list>::result[i][j] << ' ';
    }  // for
    std::cout << std::endl;
  }  // for
}

打印：

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使用 gcc 4.8.2、clang 3.3 以及 Coliru 上的任何 gcc 4.8 进行测试。