c++ - 将 bool 标志更改为模板参数

Question

假设我有一个带有大约四个 bool 标志的多功能函数:

int do_something(int arg, bool flag1, bool flag2, bool flag3, bool flag4) {
  for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
    if(flag1)
      // Do something 1
    if(flag2)
      // Do something 2
    if(flag3)
      // Do something 3
    if(flag4)
      // Do something 4
    //Do something else 5
  }
}

但我不想在内部循环中对这些标志进行分支而产生任何成本，因此我将它们更改为模板(允许编译器优化条件):

template<bool flag1, bool flag2, bool flag3, bool flag4>
int do_something_helper(int arg) {
  for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
    if(flag1)
      // Do something 1
    if(flag2)
      // Do something 2
    if(flag3)
      // Do something 3
    if(flag4)
      // Do something 4
    //Do something else 5
  }
}

现在如何编写 do_something 方法？我知道的唯一方法如下:

int do_something(int arg, bool flag1, bool flag2, bool flag3, bool flag4) {
    if(flag1) {
      if(flag2) {
        if(flag3) {
          if(flag4) {
            return do_something_helper<true,true,true,true>(arg);
          }else{
            return do_something_helper<true,true,true,false>(arg);
          }
        }else{
          if(flag4) {
            return do_something_helper<true,true,false,true>(arg);
          }else{
            return do_something_helper<true,true,false,false>(arg);
          }
        }
      //... You get the picture
}

有没有办法让编译器自动编写上面的代码，这样我就不必在我漂亮的代码库中包含这个丑陋的怪物？

Answer 1

我会做的是获取一个仿函数和一组参数以及一个参数索引和一个范围。然后我将用 std::integral_constant<type, value> 替换索引参数并调用仿函数。 bool情况最简单，因为范围很明显，所以我会先写那个。

然后你可以链接这样的替换和仿函数来替换每一个 bool s 与编译时间类型。我会为它们全部使用相同的仿函数，使用 N 个重载，esch 替换一个 bool与 std::integral_constant<bool, X>其中 X是 template参数。

最后一个将调用 final方法，使用 integral_constant而不是 bool .

请注意，这会扩展到指数数量的实例化，所以要小心。

编写参数操作代码会很有趣。

这是一个live example .

有趣的是，执行上述操作的样板可能仍然比较笨重，但希望不会出现错字并且更容易测试。

#include <iostream>
#include <tuple>

template<unsigned...Is> struct indexes {typedef indexes<Is...> type;};
template<unsigned min, unsigned max, unsigned...Is> struct make_indexes: make_indexes<min, max-1, max-1, Is...> {};
template<unsigned min, unsigned...Is> struct make_indexes<min, min, Is...>: indexes<Is...> {};

template<unsigned max, unsigned min=0>
using Indexes = typename make_indexes<min, max>::type;

template<unsigned index, typename Functor, typename... Args, unsigned... Before, unsigned... After>
void map_bool_to_compile_time_helper( indexes<Before...>, indexes<After...>, Functor&& f, std::tuple<Args...> args )
{
  if (std::get<index>( args )) {
    std::forward<Functor>(f)( std::get<Before>(args)..., std::true_type(), std::get<After>(args)... );
  } else {
    std::forward<Functor>(f)( std::get<Before>(args)..., std::false_type(), std::get<After>(args)... );
  }
}

template<unsigned index, typename Functor, typename... Args>
void map_bool_to_compile_time( Functor&& f, Args&&... args )
{
  map_bool_to_compile_time_helper<index>( Indexes<index>(), Indexes<sizeof...(Args), index+1>(), std::forward<Functor>(f), std::make_tuple<Args&&...>(std::forward<Args>(args)...) );
}

template<typename Functor, unsigned... indexes>
struct map_bools_to_compile_time_helper;

template<typename Functor, unsigned index, unsigned... indexes>
struct map_bools_to_compile_time_helper<Functor, index, indexes...> {
  Functor&& f;
  map_bools_to_compile_time_helper(Functor&& in):f(std::forward<Functor>(in)) {}
  template< typename... Args>
  void operator()( Args&&... args) const {
    map_bool_to_compile_time<index>( map_bools_to_compile_time_helper<Functor, indexes...>{std::forward<Functor>(f)}, std::forward<Args>(args)... );
  }
};
template<typename Functor>
struct map_bools_to_compile_time_helper<Functor> {
  Functor&& f;
  map_bools_to_compile_time_helper(Functor&& in):f(std::forward<Functor>(in)) {}
  template<typename... Args>
  void operator()( Args&&... args) const {
    std::forward<Functor>(f)(std::forward<Args>(args)...);
  }
};

template<unsigned... Is, typename Functor, typename... Args>
void map_bools_to_compile_time( indexes<Is...>, Functor&& f, Args&&... args ) {
  map_bools_to_compile_time_helper<Functor, Is...>{ std::forward<Functor>(f) }( std::forward<Args>(args)... );
}


struct test {
  template<bool b>
  void operator()( int x, std::integral_constant< bool, b > )  { std::cout << x << ": " << b <<"!\n"; } 
};

struct test2 {
  template<bool b0, bool b1, bool b2>
  void operator()( int x, std::integral_constant< bool, b0 >, std::integral_constant< bool, b1 >, std::integral_constant< bool, b2 > )
  {
    std::cout << x << ": " << b0 << b1 << b2 << "\n";
  }
};
int main() {
  map_bools_to_compile_time( indexes<1>(), test(), 1, true );
  map_bool_to_compile_time<1>( test(), 2, false );
  map_bools_to_compile_time( indexes<1,2,3>(), test2(), 3, true, false, true );
}

更新后支持在任意数量的索引处使用任意数量的参数。