用于控制算法的函子的编译时容器？

Question

假设我想要如下简单的东西：

我有一个核心算法，它随机选择一种专用算法（在编译时专用）并处理该算法。这些专门的算法是通过函子实现的。

现在的问题：如何实现一个在编译时构建的容器，其中核心算法可以首先检查该容器的大小（“我有 4 个算法 -> 需要随机选择算法 0-3”），然后可以执行该容器中的函子（“随机选择 2 -> 处理容器中的第三个函子”）。

如何尽可能简单地实现它？我想这是可能的。

与奇怪地重复出现的模板习惯有任何联系吗？ （wiki 链接）
使用Boost::Fusion有简单的方法吗？ (官方文档)

编辑：所有算法都将在核心算法中使用。使用模式（随机数）是运行时决定（所以我不需要编译时随机数）。该算法只需知道函子的容器以及该容器的大小即可安全访问。

Answer 1

如果您希望核心算法执行专用算法，则核心算法和专用算法之间应该存在某种契约。

如果您将此合约定义为接口，则您的容器只是一个包含指向这些接口的指针的容器，例如：

class IAlgorithm
   {
   public:
      virtual double operator()(double d) = 0;
   };

typedef std::vector<IAlgorithm *> Algorithms;

调用随机算法只是简单地获取向量的大小，获取零和列表大小之间的随机值（ 0..size-1)，获取该位置的条目并调用接口。

或者，您也可以使用新的 C++0x std::function 构造，如下所示：

#include <functional>
typedef std::function<double(double)> Algorithm;
typedef std::vector<Algorithm> Algorithms;

采用类似的算法，您应该能够调用如下算法：

Algorithms myAlgorithms;
...
double myresult = myAlgorithms[2](mydouble);

这种方法的优点是您还可以使用 lambda。

编辑：这是一个使用 lambda 的示例。它可以在 Visual Studio 2010 中按预期进行编译和工作（我自己刚刚测试过）：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional> 
typedef std::function<double(double)> Algorithm; 
typedef std::vector<Algorithm> Algorithms; 

int main()
{
Algorithms algorithms;
algorithms.push_back([](double d)->double{return d+d;});
algorithms.push_back([](double d)->double{return d*d;});

std::cout << algorithms[0](5) << std::endl;
std::cout << algorithms[1](5) << std::endl;
}

Answer 2

我不是专家，但我认为确实 boost::fusion 和/或 boost::mpl 是您正在寻找的工具。

您的类将采用 mpl 容器作为参数，作为算法函子类型的列表，然后在编译时使用它。

Answer 3

我认为一个有趣的子问题是如何在编译时生成随机数。

也许是这样的:)

//compiletime_rand.h

#ifndef COMPILETIME_RAND_GENERATOR_H
#define COMPILETIME_RAND_GENERATOR_H

template <unsigned N, unsigned Seed, unsigned Modulo>
struct rand_c_impl
{
    static const unsigned value_impl = (1664525 * rand_c_impl<N - 1, Seed, Modulo>::value + 1013904223) % (1ull << 32);
    static const unsigned value = value_impl % Modulo;
};

template <unsigned Seed, unsigned Modulo>
struct rand_c_impl<0, Seed, Modulo>
{
    static const unsigned value_impl = Seed;
    static const unsigned value = value_impl;
};

#endif

---

//next_c_rand.h

#include BOOST_PP_UPDATE_COUNTER()

rand_c_impl<BOOST_PP_COUNTER, 0, MAX_C_RAND>::value

---

//main.cpp

#include <boost/preprocessor/slot/counter.hpp>
#include "compiletime_rand.h"

#include <iostream>

#define MAX_C_RAND 16

template <unsigned N>
void output_compiletime_value()
{
    std::cout << N << '\n';
}

int main()
{
    output_compiletime_value< 
#include "next_c_rand.h"
    >();
    output_compiletime_value< 
#include "next_c_rand.h"
    >();  
}

输出：15 2