c++ - std::make_index_sequence 和 std::index_sequence 的细节

Question

我很喜欢使用可变参数模板，并开始尝试使用这个新功能。我试图了解 std::index_sequence 的实现细节(用于元组实现)。我在那里看到了示例代码，但我真的想要一个简单的逐步解释 std::index_sequence 是如何编码的，以及每个阶段的元编程原则。想想真的傻了:)

Answer 1

I see sample code around there, but I really want a dumbed down step by step explanation of how an index_sequence is coded and the meta programming principal in question for each stage.

你问的不是很容易解释...

嗯... std::index_sequence本身很简单:定义如下

template<std::size_t... Ints>
using index_sequence = std::integer_sequence<std::size_t, Ints...>;

实质上，这是一个无符号整数的模板容器。

棘手的部分是 std::make_index_sequence 的实现.那就是:棘手的部分是从 std::make_index_sequence<N> 传递至 std::index_sequence<0, 1, 2, ..., N-1> .

我向您推荐一个可能的实现(不是一个很好的实现，但很简单(我希望)理解)并且我将尝试解释它是如何工作的。

不完全是标准索引序列，从std::integer_sequence传递, 但修复了 std::size_t键入你可以获得合理的indexSequence/makeIndexSequence与以下代码配对。

// index sequence only
template <std::size_t ...>
struct indexSequence
 { };

template <std::size_t N, std::size_t ... Next>
struct indexSequenceHelper : public indexSequenceHelper<N-1U, N-1U, Next...>
 { };

template <std::size_t ... Next>
struct indexSequenceHelper<0U, Next ... >
 { using type = indexSequence<Next ... >; };

template <std::size_t N>
using makeIndexSequence = typename indexSequenceHelper<N>::type;

我想理解它如何工作的一个好方法是遵循一个实际的例子。

我们可以看到，点对点，如何makeIndexSequence<3>成为index_sequenxe<0, 1, 2> .

• 我们有 makeIndexSequence<3>定义为 typename indexSequenceHelper<3>::type [ N是3 ]

• indexSequenceHelper<3>仅匹配一般情况，因此继承自 indexSequenceHelper<2, 2> [ N是3和 Next...是空的]

• indexSequenceHelper<2, 2>仅匹配一般情况，因此继承自 indexSequenceHelper<1, 1, 2> [ N是2和 Next...是2 ]

• indexSequenceHelper<1, 1, 2>仅匹配一般情况，因此继承自 indexSequenceHelper<0, 0, 1, 2> [ N是1和 Next...是1, 2 ]

• indexSequenceHelper<0, 0, 1, 2>匹配两种情况(一般部分特化)，因此应用部分特化并定义 type = indexSequence<0, 1, 2> [ Next...是0, 1, 2 ]

结论:makeIndexSequence<3>是indexSequence<0, 1, 2> .

希望这对您有所帮助。

--- 编辑 ---

一些说明:

• std::index_sequence和 std::make_index_sequence从 C++14 开始可用

• 我的示例很简单(我希望)易于理解，但(正如 aschepler 所指出的那样)有很大的局限性，即线性实现；我的意思是:如果你需要 index_sequence<0, 1, ... 999> , 使用 makeIndexSequence<1000>你以递归的方式实现了 1000 个不同的 indexSequenceHelper ;但是有一个递归限制(编译器形式的编译器不同)可以小于 1000；还有其他限制递归次数但解释起来更复杂的算法。