展开两个参数包

Question

请考虑以下代码：

static constexpr size_t Num {2};
struct S {
    std::array<size_t, Num> get () { return {1, 2}; }
};

struct S1 : S {};
struct S2 : S {};

struct M {
    template <typename T>
    typename std::enable_if<std::is_same<T, S1>::value, S1>::type get () const { 
        return S1 {}; 
    }

    template <typename T>
    typename std::enable_if<std::is_same<T, S2>::value, S2>::type get () const { 
        return S2 {}; 
    }
};

我想要一个函数，它合并两个或多个std::array s，构成一个std::array 。

到目前为止，我结束了这样的事情：

template <typename Mode, typename... Rs, size_t... Ns>
std::array<size_t, sizeof... (Rs)*Num> get_array (const Mode& mode, Sequence::Sequence<Ns...>) {
    return {std::get<Ns> (mode.template get<Rs...> ().get ())...};
}

我希望得到以下代码

M m;
auto x = get_array<M, S1, S2> (m, Sequence::Make<2> {});

生成std::array<size_t, 4>填充{1, 2, 1, 2} std::array<size_t, 4> {1, 2, 1, 2} 。

其中Sequence::Sequence和Sequence::Make在这里描述 。

我知道放置...的Rs是不正确在这种情况下（如果sizeof... (Rs)是1，那么它是好的， std::array<size_t, 2>与{1, 2}被返回），但我不知道在哪里进行扩展看起来像这样：

std::get<0> (mode.template get<Rs[0]> ().get ()), 
std::get<1> (mode.template get<Rs[0]> ().get ()),
std::get<0> (mode.template get<Rs[1]> ().get ()), 
std::get<1> (mode.template get<Rs[1]> ().get ());

当然Rs[0]我的意思是参数包中的第一种类型。

它甚至可能吗？

Answer 1

假设我们正在使用Xeo的索引序列实现，我们可以这样做：

首先创建一个用于连接两个数组的函数。 它接收数组，加上每个数组的索引序列（ detail::seq是index_sequence类型）

template<class T, size_t N, size_t M, size_t... I, size_t... J>
std::array<T, N + M> concat(const std::array<T, N>& arr1, const std::array<T, M>& arr2, detail::seq<I...>, detail::seq<J...>)
{
     return {arr1[I]..., arr2[J]...};
}

接下来，从你的get_array函数调用这个函数，除了我们要将从main调用中收到的seq加倍：

template<class MODE, class... T, size_t... I>
auto get_array(MODE m, detail::seq<I...>) ->decltype(concat(m.template get<T>().get()..., detail::seq<I...>{}, detail::seq<I...>{})){
    return concat(m.template get<T>().get()..., detail::seq<I...>{}, detail::seq<I...>{});
}

main的调用看起来就像在代码中一样：

M m;
auto x = get_array<M, S1, S2>(m, detail::gen_seq<2>{});

detail::gen_seq是Xeo所具有的make_index_sequence的实现。

现场演示

请注意，我在Xeo的索引序列impl中将unsigned替换为size_t 。

在C ++ 14中，我们不需要实现seq或gen_seq ，在函数之后我们也不需要尾随-> decltype() 。

在C ++ 17中，使用折叠表达式来概括任意数量的数组的连接将更容易。

Answer 2

是的，这可以用标准的index_sequence技巧完成：

template <class T, std::size_t N1, std::size_t N2, std::size_t ... Is, std::size_t ... Js>
std::array<T, N1 + N2> merge_impl(const std::array<T, N1>& a1,
                                  const std::array<T, N2>& a2, 
                                  std::index_sequence<Is...>,
                                  std::index_sequence<Js...>) {
    return {a1[Is]..., a2[Js]...};
}

template <class T, std::size_t N1, std::size_t N2>
std::array<T, N1 + N2> merge(const std::array<T, N1>& a1, const std::array<T, N2>& a2) {
    return merge_impl(a1, a2,
                      std::make_index_sequence<N1>{}, 
                      std::make_index_sequence<N2>{});
}

index_sequence仅在14个标准中，但可以很容易地在11中实现; 有许多资源（包括在SO上）描述了如何这样做（编辑：它基本上等同于你的Sequence东西，也可以习惯它们的标准名称）。 实例： http ： //coliru.stacked-crooked.com/a/54dce4a695357359 。

Answer 3

首先，这基本上要求连接任意数量的数组。 这与连接任意数量的元组非常相似，即使在C ++ 11中也存在标准库函数： std::tuple_cat() 。 这让我们几乎到了那里：

template <class... Ts, class M>
auto get_array(M m) -> decltype(std::tuple_cat(m.template get<Ts>()...)) {
    return std::tuple_cat(m.template get<Ts>()...);
}

请注意，我翻转了模板参数，因此这只是get_array<T1, T2>(m)而不是必须写入get_array<M, T1, T2>(m) 。

现在的问题是，我们如何编写array_cat ？ 我们只使用tuple_cat并将生成的tuple转换为array 。 假设index_sequence的实现是可用的（无论如何，这是您在集合中想要的）：

template <class T, class... Ts, size_t... Is>
std::array<T, sizeof...(Ts)+1> to_array_impl(std::tuple<T, Ts...>&& tup,
                                             std::index_sequence<Is...> ) {
    return {{std::get<Is>(std::move(tup))...}};
}

template <class T, class... Ts>
std::array<T, sizeof...(Ts)+1> to_array(std::tuple<T, Ts...>&& tup) {
    return to_array_impl(std::move(tup), std::index_sequence_for<T, Ts...>());
}

template <class... Tuples>
auto array_cat(Tuples&&... tuples) -> decltype(to_array(std::tuple_cat(std::forward<Tuples>(tuples)...))) {
    return to_array(std::tuple_cat(std::forward<Tuples>(tuples)...));
}

这会给你：

template <class... Ts, class M>
auto get_array(M m) -> decltype(array_cat(m.template get<Ts>()...)) {
    return array_cat(m.template get<Ts>()...);
}

它处理任意多种类型。

Answer 4

所以这里是任意数量的相同类型的数组。 我们基本上实现了一个高度限制性的tuple_cat版本，因为数组中元素的数量是相同的，因此变得非常容易。 我使用了几个C ++ 14和17库的特性，这些特性在C ++ 11中都很容易实现。

template<class, size_t> struct div_sequence;
template<size_t...Is, size_t Divisor>
struct div_sequence<std::index_sequence<Is...>, Divisor>
{
   using quot = std::index_sequence<Is / Divisor...>;
   using rem = std::index_sequence<Is % Divisor...>;
};


template<class T, size_t...Ns, size_t...Is, class ToA>
std::array<T, sizeof...(Ns)> array_cat_impl(std::index_sequence<Ns...>,
                                            std::index_sequence<Is...>,
                                            ToA&& t) 
{
    // NB: get gives you perfect forwarding; [] doesn't.
    return {std::get<Is>(std::get<Ns>(std::forward<ToA>(t)))... }; 
}

template<class Array, class... Arrays,
         class VT = typename std::decay_t<Array>::value_type,
         size_t S = std::tuple_size<std::decay_t<Array>>::value,
         size_t N = S * (1 + sizeof...(Arrays))>
std::array<VT, N> array_cat(Array&& a1, Arrays&&... as) 
{
     static_assert(std::conjunction_v<std::is_same<std::decay_t<Array>,
                                                   std::decay_t<Arrays>>...
                                      >, "Array type mismatch");

     using ind_seq = typename div_sequence<std::make_index_sequence<N>, S>::rem;
     using arr_seq = typename div_sequence<std::make_index_sequence<N>, S>::quot;
     return array_cat_impl<VT>(arr_seq(), ind_seq(), 
                               std::forward_as_tuple(std::forward<Array>(a1),
                                                     std::forward<Arrays>(as)...)
                               );
}

---

我们也可以重用tuple_cat机制，就像在@ Barry的回答中一样。 为避免潜在的QoI问题，避免依赖扩展和额外的移动，我们不希望直接使用tuple_cat std::array 。 相反，我们首先将数组转换为引用元组。

template<class TupleLike, size_t... Is>
auto as_tuple_ref(TupleLike&& t, std::index_sequence<Is...>)
    -> decltype(std::forward_as_tuple(std::get<Is>(std::forward<TupleLike>(t))...))
{
    return std::forward_as_tuple(std::get<Is>(std::forward<TupleLike>(t))...);
}

template<class TupleLike,
         size_t S = std::tuple_size<std::decay_t<TupleLike>>::value >
auto as_tuple_ref(TupleLike&& t)
    -> decltype(as_tuple_ref(std::forward<TupleLike>(t), std::make_index_sequence<S>()))
{
    return as_tuple_ref(std::forward<TupleLike>(t), std::make_index_sequence<S>());
}

然后我们可以将tuple_cat的d引用转换回数组：

template <class R1, class...Rs, size_t... Is>
std::array<std::decay_t<R1>, sizeof...(Is)> 
   to_array(std::tuple<R1, Rs...> t, std::index_sequence<Is...>) 
{
   return { std::get<Is>(std::move(t))... };
}

template <class R1, class...Rs>
std::array<std::decay_t<R1>, sizeof...(Rs) + 1> to_array(std::tuple<R1, Rs...> t) 
{
   static_assert(std::conjunction_v<std::is_same<std::decay_t<R1>, std::decay_t<Rs>>...>,
                 "Array element type mismatch");
   return to_array(t, std::make_index_sequence<sizeof...(Rs) + 1>());
}

最后， array_cat本身就是

template <class... Arrays>
auto array_cat(Arrays&&... arrays) 
    -> decltype(to_array(std::tuple_cat(as_tuple_ref(std::forward<Arrays>(arrays))...))) 
{
    return to_array(std::tuple_cat(as_tuple_ref(std::forward<Arrays>(arrays))...));
}

任何体面的优化器都应该很难优化参考的中间元组。