Как вы статично задаете значения в пакете параметров вариационного шаблона?

Я создаю вариационный шаблон.
Скажем, у меня есть что-то вроде этого:

template<typename T, T ... Numbers>
class Sequence final {

    // Unpack parameter pack into a constexpr array
    constexpr static T count = sizeof...(Numbers);        
    constexpr static T numbers[count] = { Numbers... };

    // ...
}

Экземпляры этого класса могут быть созданы так:

Sequence<uint32_t, 1, 2, 3, 42, 25> seq;

Я хотел бы убедиться, что во время компиляции с помощью static_assert пакет параметров numbers содержит только определенные числа. Для этого примера предположим, что я хочу только разрешить 0 или 1.

Итак, я хотел бы сделать что-то вроде:

for (size_t i = 0; i < count; i++) {
    static_assert(numbers[i] == 1 || numbers[i] == 0, "Only ones and zeroes are allowed.");
}

Но, очевидно, static_assert не работает с циклом for. Я уверен, что для этого должен быть какой-то синтаксис, но я не смог понять это.

Я бы предпочел использовать что-то, что компилируется с компилятором С++ 11 (или, возможно, компилятором С++ 14, если он не выполним в С++ 11).

Ответ 1

Я напишу @Columbo bool_pack трюк.

template<bool...> struct bool_pack;
template<bool... bs> 
using all_true = std::is_same<bool_pack<bs..., true>, bool_pack<true, bs...>>;

static_assert(all_true<(Numbers == 0 || Numbers == 1)...>::value, "");

Извлечь выражение в функцию constexpr, если оно становится сложным.

Ответ 2

Простое решение С++ 14:

template <typename T, T ... Numbers>
class Sequence final {
  static constexpr bool is_all_zero_or_one(std::initializer_list<T> list) {
    for (auto elem : list) {
      if (elem != 0 && elem != 1) return false;
    }
    return true;
  }

  static_assert(is_all_zero_or_one({Numbers...}),
                "Only zeroes and ones are allowed.");
};

Ответ 3

Вы не можете использовать традиционный цикл for с значениями времени компиляции, но есть много способов, которыми вы можете перебирать сборку времени компиляции. В вашем случае, однако, нет необходимости явно перебирать каждое отдельное число: вы можете использовать расширение пакета, чтобы убедиться, что только цифры 0 или 1:

пример coliru

#include <type_traits>

// We define a `conjunction<...>` helper that will evaluate to
// a true boolean `std::integral_constant` if all passed types evaluate
// to true.

template <typename...>
struct conjunction : std::true_type
{
};

template <typename T>
struct conjunction<T> : T
{
};

template <typename T, typename... Ts>
struct conjunction<T, Ts...>
    : std::conditional_t<T::value != false, conjunction<Ts...>, T>
{
};

// Define `constexpr` predicates:

template <int T>
constexpr bool is_zero_or_one()
{
    return T == 0 || T == 1;
}

template <int... Ts>
constexpr bool all_are_zero_or_one()
{
    // Using variadic pack expansion and `conjunction` we can
    // simulate an `and` left fold over the parameter pack:
    return conjunction<
        std::integral_constant<bool, is_zero_or_one<Ts>()>...
    >{};
}

int main()
{
    static_assert(all_are_zero_or_one<0, 1, 0, 1, 0, 0>(), "");
    static_assert(!all_are_zero_or_one<2, 1, 0, 1, 0, 0>(), "");
}

Если вы ищете явный способ итерации по набору элементов времени компиляции, я предлагаю вам изучить следующие ресурсы:

boost:: hana - современная библиотека метапрограммирования, которая позволяет вычисления времени компиляции с использованием "традиционного" императивного синтаксиса.

My CppCon 2015 talk: for_each_argument объясняется и расширяется - используя std::tuple и парадигму типа кодирования, которую вы можете хранить, временные числовые значения в кортеже и перебирать его во время компиляции. Мой разговор показывает возможный способ итерации таким образом.

Ответ 4

Вы можете реализовать свою статическую проверку с помощью рекурсивного помощника шаблона, например. Затем, когда вы пытаетесь скомпилировать код с последовательностью, содержащей недопустимые числа, вы получите ошибку компилятора со статическим утверждением, если хотите.

#include <iostream>

template<typename T, T... Numbers>
struct ValidateSequence;

template<typename T>
struct ValidateSequence<T>{};

template<typename T, T Number, T... Numbers>
struct ValidateSequence<T, Number, Numbers...>
{
    static_assert(Number == 0 || Number == 1, "Invalid Number");

    ValidateSequence<T, Numbers...> rest;
};

template<typename T, T... Numbers>
class Sequence
{
public:
    constexpr static unsigned count = sizeof...(Numbers);
    constexpr static T numbers[] = {Numbers...};

    ValidateSequence<T, Numbers...> validate;
};

int main()
{
    Sequence <int, 1, 2, 1, 2> sec;

    std::cout << sec.count << std::endl;
    return 0;
}

Ответ 5

  • С++ 11
  • msvc2015u3, gcc5.4, clang3.8

    #include <cstdint>
    #include <algorithm>
    
    namespace utility {
    
        template <typename T0>
        inline constexpr bool is_all_true(T0 && v0)
        {
            return std::forward<T0>(v0) ? true : false;
        }
    
        template <typename T0, typename... Args>
        inline constexpr bool is_all_true(T0 && v0, Args &&... args)
        {
            return (std::forward<T0>(v0) ? true : false) && is_all_true(std::forward<Args>(args)...);
        }
    
        template <typename T0>
        inline constexpr bool is_all_false(T0 && v0)
        {
            return std::forward<T0>(v0) ? false : true;
        }
    
        template <typename T0, typename... Args>
        inline constexpr bool is_all_false(T0 && v0, Args &&... args)
        {
            return (std::forward<T0>(v0) ? false : true) && is_all_false(std::forward<Args>(args)...);
        }
    
        template <typename T0>
        inline constexpr bool is_any_true(T0 && v0)
        {
            return std::forward<T0>(v0) ? true : false;
        }
    
        template <typename T0, typename... Args>
        inline constexpr bool is_any_true(T0 && v0, Args &&... args)
        {
            return (std::forward<T0>(v0) ? true : false) || is_any_true(std::forward<Args>(args)...);
        }
    
        template <typename T0>
        inline constexpr bool is_any_false(T0 && v0)
        {
            return std::forward<T0>(v0) ? false : true;
        }
    
        template <typename T0, typename... Args>
        inline constexpr bool is_any_false(T0 && v0, Args &&... args)
        {
            return (std::forward<T0>(v0) ? false : true) || is_any_false(std::forward<Args>(args)...);
        }
    
    }
    

    '

GCC, лязг

    static_assert(utility::is_all_true((Numbers == 0 || Numbers == 1)...), "Only ones and zeroes are allowed.");

msvc2015u3 (с обходным решением для: error C2059: syntax error: '...')

    static constexpr const bool boo = utility::is_all_true((Numbers == 0 || Numbers == 1)...);
    static_assert(boo, "Only ones and zeroes are allowed.");

https://godbolt.org/z/hcS9FY

Ответ 6

Еще одно решение:

template<typename T>
constexpr bool IsOneOrZero(T&& t) {
    return t == 0 || t == 1;
}

template<typename T, typename... Args>
constexpr bool IsOneOrZero(T&& first, Args&&... args) {
    return IsOneOrZero(std::forward<T>(first)) && IsOneOrZero(std::forward<Args>(args)...);
}

template<typename T, T First, T... Numbers>
class Sequence final {

    // Unpack parameter pack into a constexpr array
    constexpr static T count = sizeof...(Numbers);        
    constexpr static T numbers[count] = { Numbers... };

    static_assert(IsOneOrZero(First, Numbers...), "ERROR");
};