c++ - 如何使用模板创建排序映射整数索引

Question

我有数据结构:

template <int...I> struct index {};

template <typename...T> struct data {};

template <int I, int J> struct X
{
   static constexpr int i = I;
   static constexpr int j = J;
};

typedef data< X<0,4>, X<1,2>, X<2,1>, X<1,6>, X<1,3> > data_t;

其中 data 不包含重复且索引 J 很小，在 0-31 范围内。

我想创建一个静态索引，其中包含索引 I 等于某个给定值(例如 I=1)的所有 X 在 data 中的位置，按索引 J 排序。它是“排序”位，我觉得这很困难。

例如，我想实现一个 build_index 类:

typedef build_index<1,data>::type_t index_t;

生成相同的内容:

typedef index<1, 4, 3> index_t;

它反射(reflect)了按 J 排序的元素 X(1,J) 在 data 中的位置:X(1,2) 在数据(1), X(1,3) 在数据(4), X(1,6) 在数据(3)

我宁愿不使用 STL，因为它不适用于 gcc-avr，尽管我可以移植选定的片段。

Answer 1

当您在 C++ 模板编程中遇到复杂的问题时，尝试将其分解为几个较小的步骤(就像处理大多数编程问题一样)会很有帮助。这是一个可能的路径:

1. 选择与所选 I 匹配的 X 并将它们存储在新数据类型中，用位置替换 I(为此使用递归)
2. 按 J 对 selected_data 中的 X 进行排序。我认为这写起来有点烦人。也许您应该为此创建一个单独的问题。
3. 从排序和选择的X中提取位置

这是相应的代码。我使用的是 std::conditional，当然这很容易替换。我在测试中使用了 std::is_same，你当然不需要它(否则实现起来会很简单)。

你的东西 + std::conditional 和 std::is_same 的实用程序头

#include <utility>

template <int... I>
struct index
{
};

template <typename... T>
struct data
{
};

template <int I, int J>
struct X
{
  static constexpr int i = I;
  static constexpr int j = J;
};

typedef data<X<0, 4>, X<1, 2>, X<2, 1>, X<1, 6>, X<1, 3>> data_t;

提取与我们正在寻找的 I 匹配的 X 并将 i 替换为位置。

template <int Pos, int I, typename Extracted, typename Rest>
struct ExtractImpl;

template <int Pos, int I, typename... ExtractedX>
struct ExtractImpl<Pos, I, data<ExtractedX...>, data<>>
{
  using type = data<ExtractedX...>;
};

template <int Pos, int I, typename... ExtractedX, typename T, typename... Rest>
struct ExtractImpl<Pos, I, data<ExtractedX...>, data<T, Rest...>>
{
  using type = typename std::conditional<
      (T::i == I),
      typename ExtractImpl<Pos + 1,
                           I,
                           data<ExtractedX..., X<Pos, T::j>>,
                           data<Rest...>>::type,
      typename ExtractImpl<Pos + 1, I, data<ExtractedX...>, data<Rest...>>::
          type>::type;
};

template <int I, typename Data>
struct Extract
{
  using type = typename ExtractImpl<0, I, data<>, Data>::type;
};

using extracted = typename Extract<1, data_t>::type;
static_assert(std::is_same<extracted, data<X<1, 2>, X<3, 6>, X<4, 3>>>::value, "");

按 J 排序。这是通过将元素递增地插入到排序列表中来完成的。可能有更优雅的方法来做到这一点。

template <typename T, typename LessList, typename RestList>
struct insert_impl;

template <typename T, typename... Lesser>
struct insert_impl<T, data<Lesser...>, data<>>
{
  using type = data<Lesser..., T>;
};

template <typename T, typename... Lesser, typename Next, typename... Rest>
struct insert_impl<T, data<Lesser...>, data<Next, Rest...>>
{
  using type = typename std::conditional<
      (T::j < Next::j),
      data<Lesser..., T, Next, Rest...>,
      typename insert_impl<T, data<Lesser..., Next>, data<Rest...>>::type>::
      type;
};

template <typename T, typename SortedList>
struct insert
{
  using type = typename insert_impl<T, data<>, SortedList>::type;
};

template <typename SortedList, typename UnsortedList>
struct SortImpl;

template <typename SortedList>
struct SortImpl<SortedList, data<>>
{
  using type = SortedList;
};

template <typename SortedList, typename T, typename... UnsortedX>
struct SortImpl<SortedList, data<T, UnsortedX...>>
{
  using type = typename SortImpl<typename insert<T, SortedList>::type,
                                 data<UnsortedX...>>::type;
};

template <typename UnsortedList>
struct Sort
{
  using type = typename SortImpl<data<>, UnsortedList>::type;
};

using sorted = typename Sort<extracted>::type;
static_assert(std::is_same<sorted, data<X<1, 2>, X<4, 3>, X<3, 6>>>::value, "");

最后，提取你要找的索引:

template <typename List>
struct Indexes;

template <typename... Data>
struct Indexes<data<Data...>>
{
  using type = index<Data::i...>;
};

using result = typename Indexes<sorted>::type;
static_assert(std::is_same<result, index<1, 4, 3>>::value, "");

警告:虽然我没有在代码中看到任何问题，但我没有在您的示例之外对其进行测试...