关于可变参数模板

Question

我目前正在体验新的 c++0x 可变参数模板，它非常有趣，尽管我对成员实例化的过程有疑问。

在此示例中，我尝试模拟强类型枚举，并可以选择随机有效的强枚举（这用于单元测试）。

#include<vector>
#include<iostream>

using namespace std;

template<unsigned... values> struct sp_enum;

/*
 this is the solution I found, declaring a globar var
 vector<unsigned> _data;

 and it work just fine

*/

template<> struct sp_enum<>{
  static const unsigned _count  = 0;
  static vector<unsigned> _data;
};

vector<unsigned> sp_enum<>::_data;

template<unsigned T, unsigned... values>
struct sp_enum<T, values...> : private sp_enum<values...>{
  static const unsigned _count = sp_enum<values...>::_count+1;
  static vector<unsigned> _data;

  sp_enum(                       ) : sp_enum<values...>(values...) {_data.push_back(T);}
  sp_enum(unsigned v             )                                 {_data.push_back(v);}
  sp_enum(unsigned v, unsigned...) : sp_enum<values...>(values...) {_data.push_back(v);}
};

template<unsigned T, unsigned... values> vector<unsigned> sp_enum<T, values...>::_data;

int main(){
  enum class t:unsigned{Default = 5, t1, t2};
  sp_enum<t::Default, t::t1, t::t2> test;
  cout <<test._count << endl << test._data.size() << endl;  
  for(auto i= test._data.rbegin();i != test._data.rend();++i){cout<< *i<< ":";}
}

我用这段代码得到的结果是：

3
1
5:

有人能指出我在这里弄乱了什么吗？？？

Ps：使用 gcc 4.4.3，

---

我重新编写了代码，使其更加通用，并尽可能减少硬核编码（@Matthieu M.）。但我想解释一下为什么我之前要做这一切。

正如许多开发人员在我的代码中接受了新的 c++0x 标准一样，我对此感到非常高兴。但在尝试编写测试单元时，我遇到了强类型枚举的问题。

问题是你不能生成一个随机的强类型枚举（我知道你可以，但想以更优雅的方式做到这一点）。因此，现在有了这段代码，我可以使用可变参数模板和可变参数宏（是的旧脏宏）声明并随机选择一个强类型和作用域枚举。

这是代码：

#include<vector>
#include<iostream>

#include <boost/preprocessor/array/elem.hpp>
#include <boost/preprocessor/repetition/repeat.hpp>
#include <boost/preprocessor/repetition/repeat_from_to.hpp>

using namespace std;

template<typename T, T... values> class sp_enum;

template<typename T> class sp_enum<T>{
  protected: static const unsigned _count  = 0;
};

template<typename T, T head, T... values>
class sp_enum<T, head, values...> : public sp_enum<T, values...>{
protected:
  static const unsigned _count = sp_enum<T, values...>::_count+1;
  static vector<T> _data;

public:
  sp_enum(         ) : sp_enum<T, values...>(values...) {_data.push_back(head);for(auto i= sp_enum<T, values...>::_data.begin();i != sp_enum<T, values...>::_data.end();++i){_data.push_back(*i);}}
  sp_enum(T v      )                                    {_data.push_back(v   );}
  sp_enum(T v, T...) : sp_enum<T, values...>(values...) {_data.push_back(v   );for(auto i= sp_enum<T, values...>::_data.begin();i != sp_enum<T, values...>::_data.end();++i){_data.push_back(*i);}}

  vector<T> data()  const { return _data  ;}
  unsigned  count() const { return _count ;}

  static T randomEnum() { srand (time(NULL));return _data[rand()%_count];}

};

template<typename T, T head, T... values> vector<T> sp_enum<T, head, values...>::_data;

#define PP_NARG(...)  PP_NARG_(__VA_ARGS__,PP_RSEQ_N())
#define PP_NARG_(...) PP_ARG_N(__VA_ARGS__)

#define PP_ARG_N( \
         _1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, _9,_10, _11,_12,_13,_14,_15,_16,_17,_18,_19,_20, \
        _21,_22,_23,_24,_25,_26,_27,_28,_29,_30, _31,_32,_33,_34,_35,_36,_37,_38,_39,_40, \
        _41,_42,_43,_44,_45,_46,_47,_48,_49,_50, _51,_52,_53,_54,_55,_56,_57,_58,_59,_60, \
        _61,_62,_63,N,...) N

#define PP_RSEQ_N() \
        63,62,61,60,59,58,57,56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,45,44,43,42,41,40, \
        39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,20,19,18,17,16, \
        15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0

#define FOREACH_ARRAY( ... )  (PP_NARG(__VA_ARGS__) , ( __VA_ARGS__ ) )
#define FOREACH( Name, A, ... )     BOOST_PP_REPEAT_FROM_TO(1, PP_NARG(Name, __VA_ARGS__), A, FOREACH_ARRAY(Name, __VA_ARGS__) )
#define DECORATION(z,n,data)  ,BOOST_PP_ARRAY_ELEM( 0, data ) :: BOOST_PP_ARRAY_ELEM( n, data ) 

#define SP_ENUM(enumName, ...)                                \
  enum class _##enumName : unsigned { Default, __VA_ARGS__ }; \
  typedef sp_enum<_##enumName FOREACH( _##enumName, DECORATION, Default, __VA_ARGS__) > enumName;

SP_ENUM( xx, test1, test2, test3 )

int main(){
  xx test;
  cout <<test.count() << endl << test.data().size() << endl; 
  auto dt = test.data();
  for(auto i = dt.rbegin(); i != dt.rend();++i){ cout<< (unsigned)*i << ":" ; }
  cout << "random strongly typed enum : " << (unsigned) test.randomEnum() << endl;
}

现在困扰我的是 PP_NARG 宏的限制（我还没有找到任何其他方法来计算参数的数量）。

我很乐意接受任何加强这一点的指示或暗示。

Answer 1

静态向量_data; 不在 sp_enum 实例化之间共享，仅在具有相同参数的模板类实例之间共享。

Answer 2

既然这个问题已经变得一团糟了。

你在追求这样的东西吗？抱歉，我不知道 boost 的预处理器库，但它似乎并不是特别必要。唯一的问题是，count 必须是编译时常量吗？

#include<vector>
#include<iostream>
#include <cstdlib>

#define DECLARE_ENUM(enum_name, ...) \
enum class enum_name##_ : unsigned { __VA_ARGS__}; \
class enum_name { \
public: \
     static enum_name##_ random() { return static_cast<enum_name##_>(values[rand() % values.size()]); } \
     static unsigned count() { return values.size(); } \
     static std::vector<unsigned> data() { return values; } \
private: \
     enum : unsigned {__VA_ARGS__}; \
     static std::vector<unsigned> values; \
}; \
std::vector<unsigned> enum_name::values{__VA_ARGS__};

DECLARE_ENUM( xx, test1, test2, test3 )

int main(){
  xx test;
  std::cout <<test.count() << std::endl << test.data().size() << std::endl;
  auto dt = test.data();
  for(auto i = dt.rbegin(); i != dt.rend();++i){ std::cout<< (unsigned)*i << ":" ; }
  xx_ random_value = test.random();
  std::cout << "random strongly typed enum : " << (unsigned) random_value << std::endl;
}

诚然，设计可以更好，而且我没有担心默认的想法（无论如何，如果您不想要连续的值，它就会崩溃）。

---

另一件事，如果这仅支持连续值，那么首先就没有理由使用向量。只需存储第一个值（如果不总是 0）和最后一个值，其他所有值都可以计算。 data 方法可能会返回 boost 的 counting_iterator 范围。

或者只是专门化一个相应的特征类：

#include<iostream>
#include <cstdlib>

namespace detail {
template <unsigned ...values>
struct last;

template <unsigned N, unsigned ...values>
struct last<N, values...>
{
    static const unsigned value = last<values...>::value;
};

template <unsigned N>
struct last<N>
{
    static const unsigned value = N;
};

template <unsigned N, unsigned ...>
struct first
{
    static const unsigned value = N;
};
}
template <class T>
struct enum_traits;

#define DECLARE_ENUM(enum_name, ...) \
enum class enum_name : unsigned { __VA_ARGS__}; \
template <> struct enum_traits<enum_name> { \
private: enum : unsigned { __VA_ARGS__ }; \
public: \
     static const unsigned first = detail::first< __VA_ARGS__>::value; \
     static const unsigned last =  detail::last< __VA_ARGS__>::value; \
     static const unsigned count = last - first + 1; \
};

template <class T>
T random_enum_value()
{
    return static_cast<T>(rand() % enum_traits<T>::count + enum_traits<T>::first);
}

DECLARE_ENUM( xx, test1, test2, test3 )

int main(){
    std::cout << enum_traits<xx>::first << ' ' << enum_traits<xx>::last << ' ' << enum_traits<xx>::count << '\n';
    std::cout << (unsigned) random_enum_value<xx>() << '\n';
}

Answer 3

感谢帕维尔，我解决了这个问题。

这是解决方案

#include<vector>
#include<iostream>

using namespace std;

template<unsigned... values> struct sp_enum;

template<> struct sp_enum<>{
  static const unsigned _count  = 0;
  static vector<unsigned> _data;
};

vector<unsigned> sp_enum<>::_data;

template<unsigned T, unsigned... values>
struct sp_enum<T, values...> : private sp_enum<values...>{
  static const unsigned _count = sp_enum<values...>::_count+1;
  static vector<unsigned> _data;

  sp_enum(                       ) : sp_enum<values...>(values...) {_data.push_back(T);for(auto i= sp_enum<values...>::_data.begin();i != sp_enum<values...>::_data.end();++i){_data.push_back(*i);}}
  sp_enum(unsigned v             )                                 {_data.push_back(v);}
  sp_enum(unsigned v, unsigned...) : sp_enum<values...>(values...) {_data.push_back(v);for(auto i= sp_enum<values...>::_data.begin();i != sp_enum<values...>::_data.end();++i){_data.push_back(*i);}}

};

template<unsigned T, unsigned... values> vector<unsigned> sp_enum<T, values...>::_data;

int main(){
  enum class t:unsigned{Default = 5, t1, t2};
  sp_enum<t::Default, t::t1, t::t2> test;
  cout <<test._count << endl << test._data.size() << endl;  
  for(auto i= test._data.rbegin();i != test._data.rend();++i){cout<< *i<< ":";}
}

Answer 4

一般来说，这里的主要问题是每个枚举都需要一个 vector 实例（逻辑，不是吗？）。

例如，如果您使用 2 个枚举，您的更正将不起作用。

因此，合乎逻辑的做法是：

template <class Enum>
struct sp_enum_vector { static std::vector<unsigned> _data; };

然后将您的枚举类修改为：

template <class Enum, unsigned... values>
struct sp_enum;

以便根据我们正在讨论的枚举来区分该类。

下一个问题：我们如何从 t 中获取 unsigned ？硬编码是不好的:p