在编译时创建查找表答案

【问题标题】：Creating a lookup table at compile time在编译时创建查找表
【发布时间】：2019-05-19 10:52:42
【问题描述】：

这里是 C++ 菜鸟。给定 constexpr f，在编译时创建数组 {f(0), f(1), ..., f(1023)} 的最简单方法是什么？

【问题讨论】：

不确定您属于哪个编译器/C++ 标准，但 this 似乎可以解决问题？

【解决方案1】：

您可以使用立即调用的 lambda：

#include <array>

using ResultT = int;
constexpr ResultT f(int i)
{
    return i * 2;
}

constexpr auto LUT = []
{
    constexpr auto LUT_Size = 1024;
    std::array<ResultT, LUT_Size> arr = {};

    for (int i = 0; i < LUT_Size; ++i)
    {
        arr[i] = f(i);
    }

    return arr;
}();

static_assert(LUT[100] == 200);

【讨论】：

我一直很惊讶<algorithm> 没有像std::generate_n 这样将索引传递给生成器的函数模板。生成器不应该携带自己的状态。

【解决方案2】：

DeviationN 的解决方案需要 C++17（用于 constexpr lambda）。

作为补充，这里有一个使用 C++14 的解决方案

#include <array>

constexpr int f(int i) { return 2 * i; }

template <std::size_t... I>
constexpr auto lookup_helper(std::index_sequence<I...>)
{
  return std::array<int, sizeof...(I)>({f(I)...});
}

template <size_t N>
constexpr auto lookup()
{
  return lookup_helper(std::make_index_sequence<N>());
}

int main()
{
  constexpr int N = 10;
  constexpr auto a = lookup<N>();

  // Check it works
  static_assert(a[N-1]==2*(N-1));
}

这个想法是使用std::index_sequence<I...>。不过如果能用c++17 DeviationN的方案就更方便了。

【讨论】：

【解决方案3】：

lambda 解决方案适合一次性使用。如果你必须做一些，你可以用这样的 constexpr 函数模板来概括它：

#include <algorithm>
#include <array>
#include <cstdint>

template <typename T, std::size_t N, typename Generator>
constexpr std::array<T, N> make_array(Generator fn) {
    std::array<T, N> table = {};
    for (std::size_t i = 0; i != N; ++i) {
        table[i] = fn(i);
    }
    return table;
}

然后，您可以使用它来创建编译时查找表：

constexpr float doubler(std::size_t i) { return 2.0f * i; }

constexpr auto lookup_table = make_array<float, 5>(doubler);
static_assert(lookup_table[3] == 6.0f);

【讨论】：