通过变量名迭代struct

Question

更新：6个月后，我刚刚遇到了这样的答案： 索引结构是否合法？：Slava回答 。 我认为这是一个比这里提供的更好的解决方案，因为绝对没有未定义的行为。 希望这对下一个人有所帮助，因为对我来说已经太晚了。

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在您发表评论告诉我使用数组或向量或任何形式的容器之前，这是一个我不能做的事实。 我知道，这将通过数组来解决，否则任何解决方案都非常“hacky”。 我很想用一个容器，但我绝对不能。

我是一家非常大的公司的中级开发人员，我们正在使用公司范围的库来通过以太网发送数据。 有多种原因可以解释为什么它不能支持数组/向量，而是使用POD结构（普通旧数据 - 字符，浮点数，整数，粗体）。 我从一个浮点数开始，我必须使用它来填充具有相同浮点数的结构。 由于这个库的目的是通过以太网发送消息，我只需要进行两次迭代 - 一次在发送上，一次在接收上。 所有其他时间，此数据存储为数组。 我知道 - 我应该将数组序列化并按原样发送，但我再说一遍 - 我绝对不能。

我有一个float[1024] ，并且必须遍历数组并填充以下结构：

struct pseudovector
{
    float data1;
    float data2;
    float data3;
    ...
    float data1024;
}

我已经使用BOOST_PP_REPEAT和BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH_I生成了这个结构，这样我就不必写出所有1024个浮点数，并且它增加了可维护性/可扩展性。

以同样的方式，我尝试通过预编译器## concatination（ https://stackoverflow.com/a/29020943/2066079 ）迭代结构，但由于这是在预编译时完成的，因此无法使用用于运行时获取/设置。

我已经研究过如何实现反射，例如如何向C ++应用程序添加反射？ 和Ponder Library ，但这两种方法都要求您明确写出可以反映的每个项目。 在这种情况下，我不妨创建一个std::map<string, float>并通过字符串/整数连接在for循环中迭代：

for(i=0;i<1024;i++)
{
    array[i] = map.get(std::string("data")+(i+1))
}

任何人都可以推荐一个更清洁的解决方案，不需要我写出超过1024行代码？ 非常感谢您的帮助！

我再说一遍 - 我绝对不能使用任何类型的数组/向量。

Answer 1

这可能比您预期的要容易。 首先，一些警告：

1. 按标准，阵列保证是连续的; 也就是说，它们之间没有插入填充，并且数组本身与元素类型的对齐要求对齐。

2. 结构没有这样的限制; 它们可以受到任意填充。 但是，给定的实现（在给定版本中）将在所有翻译单元中以相同的方式执行此操作（否则，如何使用相同的结构定义来跨翻译单元传递数据？）。 通常的方法是相当理智，特别是当struct 只包含单个类型的成员时。 对于这样的结构，对齐通常匹配成员的最大对齐，并且通常没有填充，因为所有成员具有相同的对齐。

在你的情况下，1024个浮点数的数组和1024个浮点数的结构几乎肯定具有完全相同的内存布局。 标准绝对不能保证这一点，但您的编译器可能会记录其结构布局规则，并且您始终可以在单元测试中断言大小和对齐匹配（您确实有单元测试，对吧？）

鉴于这些警告，您几乎肯定能够简单地在两者之间reinterpret_cast （或memcpy ）。

Answer 2

您可以使用类型punning将结构视为数组。

float array[1024] = { ... };
pseudovector pv1;
float *f = static_cast<float*>(static_cast<void*>(&pv1));
for (int i = 0; i < 1024; i++) {
    f[i] = array[i];
}

Answer 3

您可以使用预处理器元编程来创建数组。 你可以这样做：

#define ACCESSOR(z, n, type) &type::data ## n

auto arr[] = {
    BOOST_PP_ENUM(1000, ACCESSOR, pseudovector)
};

最有可能需要调整ACCESSOR。 在这里使用auto可能也不合法。

然后你做：

auto val = (pv1.*arr)[4];

等等...

不需要UB。

Answer 4

使用Boost.Hana ，如果你可以用最新版本的Clang或GCC编译（afaik，唯一支持的编译器。）

请允许我引用教程中的Introspection部分：

正如我们将在此讨论的那样，静态内省是程序在编译时检查对象类型的能力。 换句话说，它是一个在编译时与类型交互的编程接口。 例如，你有没有想过检查一些未知类型是否有一个名为foo的成员？ 或者在某些时候你需要迭代结构的成员？

对于内省用户定义的类型，您必须使用Hana定义结构，但这与定义结构没有太大区别：

struct pseudovector {
   BOOST_HANA_DEFINE_STRUCT(pseudovector,
    (float, data1),
    (float, data2),
    …
  );
};

您应该可以轻松地修改生成当前结构的任何宏，以生成此结构。

这为pseudovector添加了一个嵌套结构，它只包含一个静态成员函数。 它不会影响POD，大小或数据布局。

然后你可以像在这个例子中一样迭代它：

pseudovector pv;

hana::for_each(pv, [](auto pair) {
  std::cout << hana::to<char const*>(hana::first(pair)) << ": "
            << hana::second(pair) << std::endl;
});

这里， pair的成员是hana编译时字符串（成员名称）和值。 如果你想让你的lambda采用两个参数（名称和值），请使用hana::fuse ：

hana::for_each(pv, hana::fuse([](auto name, auto member) {
  std::cout << hana::to<char const*>(name) << ": " << member << std::endl;
}));