C++14 元编程：在编译/初始化时自动构建类型列表

Question

使用 C++14 和 Curiously Recurring Template Pattern (CRTP) 和Boost.Hana（或boost::mpl，如果你愿意）的某种组合，我可以在编译时（或静态初始化时）构建类型列表吗？ ) 没有明确的声明？

举个例子，我有这样的东西（见 Coliru）：

#include <iostream>
#include <boost/hana/tuple.hpp>
#include <boost/hana/for_each.hpp>

namespace
{
    struct D1 { static constexpr auto val = 10; };
    struct D2 { static constexpr auto val = 20; };
    struct D3 { static constexpr auto val = 30; };
}

int main()
{
    // How to avoid explicitly defining this?
    const auto list = boost::hana::tuple< D1, D2, D3 >{}; 

    // Do something with list
    boost::hana::for_each( list, []( auto t ) { std::cout << t.val << '\n'; } );
}

我想在创建list 时避免明确的类型列表——D1、D2 和D3，因为这意味着我必须在看起来像我的时候手动维护该列表应该能够在类声明中或周围告诉编译器，“将此类添加到您的运行列表中”。 （我的最终目标是自动化工厂注册，这是缺少的机制。）

我可以使用一些继承和/或元编程技巧在编译时或静态初始化时组成列表吗？

Answer 1

在编译时执行此操作将需要“有状态”元编程。在这篇文章here 中，Filip Roséen 解释了如何使用极其先进的 C++14 实现以下功能：

LX::push<void, void, void, void> ();
LX::set<0, class Hello> ();
LX::set<2, class World> ();
LX::pop ();

LX::value<> x; // type_list<class Hello, void, class World>

此外，Matt Calabrese 使用类似的技术在 C++11 中实现基于语义的概念，请参阅幻灯片 #28 中的 video 和 slides。

当然，这些技术依赖于支持一致的两阶段名称查找的编译器。

或者，您可以重新构建代码以支持运行时注册，这更加简单，并且可以在 MSVC 等编译器之间移植。这就是 Prove 或 args 等库使用的。它使用通用的auto_register 类：

template<class T, class F>
int auto_register_factory()
{
    F::template apply<T>();
    return 0;
}

template<class T, class F>
struct auto_register
{
    static int static_register_;
    // This typedef ensures that the static member will be instantiated if
    // the class itself is instantiated
    typedef std::integral_constant<decltype(&static_register_), &static_register_> static_register_type_;
};

template<class T, class F>
int auto_register<T, F>::static_register_ = auto_register_factory<T, F>();

然后你就可以编写自己的 CRTP 类了：

struct foo_register
{
    template<class T>
    static void apply()
    {
        // Do code when it encounters `T`
    }
};

template<class Derived>
struct fooable : auto_register<Derived, foo_register>
{};

Answer 2

听起来你想在一个命名空间或其他范围内获得一个所有类型的编译时元组。为此，您需要静态反射，它尚未添加到 C++ 中（但正如您所发现的那样非常有用）。您可以阅读one proposal for static reflection here 和N4428 proposal here。

作为一种解决方法，您可以编写一个宏来同时定义类型并在静态初始化期间将其隐式添加到注册表中。

Answer 3

我现在知道的唯一方法是有状态元编程，如here 所述。但这很棘手，难以实施，委员会正试图将其排除为无效。