Question

假设我有一些constexpr函数f：

constexpr int f(int x) { ... }

我在编译时知道了一些const int N：

无论

#define N ...;

或

const int N = ...;

根据您的回答。

我想要一个int数组X：

int X[N] = { f(0), f(1), f(2), ..., f(N-1) }

这样在编译时评估函数，X中的条目由编译器计算，结果放在我的应用程序映像的静态区域，就像我在X初始化列表中使用整数文字一样。

我有什么方法可以写这个吗？（例如，使用模板或宏等）

我最好:(感谢Flexo）

#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

constexpr int N = 10;
constexpr int f(int x) { return x*2; }

typedef array<int, N> A;

template<int... i> constexpr A fs() { return A{{ f(i)... }}; }

template<int...> struct S;

template<int... i> struct S<0,i...>
{ static constexpr A gs() { return fs<0,i...>(); } };

template<int i, int... j> struct S<i,j...>
{ static constexpr A gs() { return S<i-1,i,j...>::gs(); } };

constexpr auto X = S<N-1>::gs();

int main()
{
        cout << X[3] << endl;
}

Answer 1

这个问题有一个纯C ++ 11（没有提升，也没有宏）解决方案。使用与this answer相同的技巧，我们可以构建一系列数字并将其解压缩以调用f来构建std::array：

#include <array>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <iostream>

template<int ...>
struct seq { };

template<int N, int ...S>
struct gens : gens<N-1, N-1, S...> { };

template<int ...S>
struct gens<0, S...> {
  typedef seq<S...> type;
};

constexpr int f(int n) {
  return n;
}

template <int N>
class array_thinger {
  typedef typename gens<N>::type list;

  template <int ...S>
  static constexpr std::array<int,N> make_arr(seq<S...>) {
    return std::array<int,N>{{f(S)...}};
  }
public:
  static constexpr std::array<int,N> arr = make_arr(list()); 
};

template <int N>
constexpr std::array<int,N> array_thinger<N>::arr;

int main() {
  std::copy(begin(array_thinger<10>::arr), end(array_thinger<10>::arr), 
            std::ostream_iterator<int>(std::cout, "\n"));
}

（用g ++ 4.7测试）

您可以通过更多工作完全跳过std::array，但我认为在这种情况下使用std::array更简洁。

您也可以递归地执行此操作：

#include <array>
#include <functional>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <iostream>

constexpr int f(int n) {
  return n;
}

template <int N, int ...Vals>
constexpr
typename std::enable_if<N==sizeof...(Vals),std::array<int, N>>::type
make() {
  return std::array<int,N>{{Vals...}};
}

template <int N, int ...Vals>
constexpr
typename std::enable_if<N!=sizeof...(Vals), std::array<int,N>>::type 
make() {
  return make<N, Vals..., f(sizeof...(Vals))>();  
}

int main() {
  const auto arr = make<10>();
  std::copy(begin(arr), end(arr), std::ostream_iterator<int>(std::cout, "\n"));
}

这可以说更简单。

Answer 2

Boost.Preprocessor可以帮到你。但是，限制是你必须使用整数文字，例如10而不是N（即使是编译时常量）：

#include <iostream>

#include <boost/preprocessor/repetition/enum.hpp>

#define VALUE(z, n, text) f(n)

//ideone doesn't support Boost for C++11, so it is C++03 example, 
//so can't use constexpr in the function below
int f(int x) { return x * 10; }

int main() {
  int const a[] = { BOOST_PP_ENUM(10, VALUE, ~) };  //N = 10
  std::size_t const n = sizeof(a)/sizeof(int);
  std::cout << "count = " << n << "\n";
  for(std::size_t i = 0 ; i != n ; ++i ) 
    std::cout << a[i] << "\n";
  return 0;
}

输出（ideone）：

以下行中的宏：

int const a[] = { BOOST_PP_ENUM(10, VALUE, ~) };

扩展到：

int const a[] = {f(0), f(1), ... f(9)};

更详细的说明如下：

BOOST_PP_ENUM

Answer 3

如果您希望阵列存在于静态内存中，可以试试这个：

template<class T> struct id { typedef T type; };
template<int...> struct int_pack {};
template<int N, int...Tail> struct make_int_range
    : make_int_range<N-1,N-1,Tail...> {};
template<int...Tail> struct make_int_range<0,Tail...>
    : id<int_pack<Tail...>> {};

#include <array>

constexpr int f(int n) { return n*(n+1)/2; }

template<class Indices = typename make_int_range<10>::type>
struct my_lookup_table;
template<int...Indices>
struct my_lookup_table<int_pack<Indices...>>
{
    static const int size = sizeof...(Indices);
    typedef std::array<int,size> array_type;
    static const array_type& get()
    {
        static const array_type arr = {{f(Indices)...}};
        return arr;
    }
};

#include <iostream>

int main()
{
    auto& lut = my_lookup_table<>::get();
    for (int i : lut)
        std::cout << i << std::endl;
}

如果您想要处理数组的本地副本，只需删除＆符号。

Answer 4

我略微扩展了Flexo和Andrew Tomazos的答案，以便用户可以指定计算范围和要评估的函数。

#include <array>
#include <iostream>
#include <iomanip>

template<typename ComputePolicy, int min, int max, int ... expandedIndices> 
struct ComputeEngine
{
  static const int lengthOfArray = max - min + sizeof... (expandedIndices) + 1;
  typedef std::array<typename ComputePolicy::ValueType, lengthOfArray> FactorArray;

  static constexpr FactorArray compute( )
  {
    return ComputeEngine<ComputePolicy, min, max - 1, max, expandedIndices...>::compute( );
  }
};

template<typename ComputePolicy, int min, int ... expandedIndices> 
struct ComputeEngine<ComputePolicy, min, min, expandedIndices...>
{
  static const int lengthOfArray = sizeof... (expandedIndices) + 1;
  typedef std::array<typename ComputePolicy::ValueType, lengthOfArray> FactorArray;

  static constexpr FactorArray compute( )
  {
    return FactorArray { { ComputePolicy::compute( min ), ComputePolicy::compute( expandedIndices )... } };
  }
};

/// compute 1/j
struct ComputePolicy1
{
  typedef double ValueType;

  static constexpr ValueType compute( int i )
  {
    return i > 0 ? 1.0 / i : 0.0;
  }
};

/// compute j^2
struct ComputePolicy2
{
  typedef int ValueType;

  static constexpr ValueType compute( int i )
  {
    return i * i;
  }
};

constexpr auto factors1 = ComputeEngine<ComputePolicy1, 4, 7>::compute( );
constexpr auto factors2 = ComputeEngine<ComputePolicy2, 3, 9>::compute( );

int main( void )
{
  using namespace std;

  cout << "Values of factors1" << endl;
  for ( int i = 0; i < factors1.size( ); ++i )
  {
    cout << setw( 4 ) << i << setw( 15 ) << factors1[i] << endl;
  }
  cout << "------------------------------------------" << endl;

  cout << "Values of factors2" << endl;
  for ( int i = 0; i < factors2.size( ); ++i )
  {
    cout << setw( 4 ) << i << setw( 15 ) << factors2[i] << endl;
  }

  return 0;
}

Answer 5

这里有很多很棒的答案。问题和标签指定c++11，但是几年过去了，一些（像我一样）绊倒这个问题可能会使用c++14。如果是这样，可以使用std::integer_sequence非常干净简洁地完成这项工作;此外，它可以用来实例化更长的数组，因为当前的“我最好的”和＃34;受递归深度限制。

constexpr std::size_t f(std::size_t x) { return x*x; } // A constexpr function
constexpr std::size_t N = 5; // Length of array

using TSequence = std::make_index_sequence<N>;

static_assert(std::is_same<TSequence, std::integer_sequence<std::size_t, 0, 1, 2, 3, 4>>::value,
"Make index sequence uses std::size_t and produces a parameter pack from [0,N)");

using TArray = std::array<std::size_t,N>;

// When you call this function with a specific std::integer_sequence,
// the parameter pack i... is used to deduce the the template parameter
// pack.  Once this is known, this parameter pack is expanded in
// the body of the function, calling f(i) for each i in [0,N).

template<std::size_t...i>
constexpr TArray
get_array(std::integer_sequence<std::size_t,i...>)
{
  return TArray{{ f(i)... }}; 
}

int main()
{

  constexpr auto s = TSequence();
  constexpr auto a = get_array(s);

  for (const auto &i : a) std::cout << i << " ";  // 0 1 4 9 16

  return EXIT_SUCCESS;

}

Answer 6

这是一个更简洁的答案，您可以在其中明确声明原始序列中的元素。

#include <array>

constexpr int f(int i) { return 2 * i; }

template <int... Ts>
struct sequence
{
    using result = sequence<f(Ts)...>;
    static std::array<int, sizeof...(Ts)> apply() { return {{Ts...}}; }
};

using v1 = sequence<1, 2, 3, 4>;
using v2 = typename v1::result;

int main()
{
    auto x = v2::apply();
    return 0;
}

Answer 7

这个怎么样？

#include <array>
#include <iostream>

constexpr int f(int i) { return 2 * i; }

template <int N, int... Ts>
struct t { using type = typename t<N - 1, Ts..., 101 - N>::type; };

template <int... Ts>
struct t<0u, Ts...>
{
    using type = t<0u, Ts...>;
    static std::array<int, sizeof...(Ts)> apply() { return {{f(Ts)...}}; }
};

int main()
{
    using v = typename t<100>::type;
    auto x = v::apply();
}

C ++ 11：编译数组的时间计算

7 个答案: