Question

我遇到以下问题。我有一些类执行输入数组到输出数组的映射。我想将float类型以及数组的长度作为模板参数，因此映射类看起来像这样：

template <typename FloatType, std::size_t input, std::size_t output>
class Mapper
{};

template <typename FloatType, std::size_t input, std::size_t output>
class FirstMapper : public Mapper<FloatType, input, output>
{};

template <typename FloatType, std::size_t input, std::size_t output>
class SecondMapper : public Mapper<FloatType, input, output>
{};

到目前为止一切顺利。我的目标是编写一个堆栈这些Mapper类的不同实例的类。我希望能够编写如下代码：

StackedMapper<
               double,       // the FloatType, obviously
               input_1,      // the size of the first mapper's input array
               FirstMapper,  // the template template type of the first mapper
               input_2,      // the size of the first mapper's output and
                             // second mapper's input array
               SecondMapper, // the template template type of the second mapper
               input_3,      // the size of the second mapper's output and
                             // third mapper's input array
               FirstMapper,  // the template template type of the third mapper
               output        // the size of the third mapper's output array
               // ... any additional number of Mapper classes plus output sizes
             > stacked_mapper;

在内部，StackedMapper类应将映射器实例存储在std::tuple中。我希望元组具有以下类型：

std::tuple<
            FirstMapper<double, input_1, input_2>,
            SecondMapper<double, input_2, input_3>,
            FirstMapper<double, input_3, output>
            // ...
          >;

如省略号所示，我想添加任意数量的Mapper类。正如您在评论中看到的那样，一层的输出大小等于下一层的输入大小。 float类型只为堆栈中的所有映射器定义一次。

有人有想法吗？我已经看到this问题，它解决了交替类型（整数常量和类型）问题，但是它似乎不能使用模板模板参数，因为我总是得到像{{{{{{ 1}}。

有没有人对此有所了解？

Answer 1

以下是基于Boost.MPL的模板元编程简介。本质上是为所有内容使用类，以便尽可能多地规范代码。

首先，使用integral_constant来包装常量。这称为“元数据”，值包含在嵌套数据成员value中。

// nullary metafunction ("metadata"), wrap "value"
template<class T, T v>
struct integral_constant
{
    using type = integral_constant<T, v>;
    using value_type = T;
    static constexpr auto value = v;
};

您可以使用类（包括整数常量元数据）作为“元函数”的参数：常规类模板，将其值作为名为type的嵌套类型返回。

// regular metafunction: class template that takes metadata "X", returns "type" with "value" squared
template<class X>
struct square
:
    integral_constant<typename X::value_type, (X::value * X::value)>  
{};

为了在传递元函数时避免使用模板模板参数，可以使用元函数类：那些是包含嵌套元函数的常规类apply

// higher-order metafunction: class that has nested metafunction "apply" which returns square
struct square_f
{
    template<class X>
    struct apply
    :
        square<X>
    {};
};

要了解上述定义的有用性，通过在2上应用square_f元函数类两次来计算整数integral_constant<int, 2>的平方和四次方是非常简单的

// regular metafunction that takes higher-order metafunction "F" and metafunction "X" and returns "F<F<X>>"
template<class F, class X>
struct apply_twice
:
    F::template apply<typename F::template apply<X>::type>
{};

template<class X>
struct quartic
:
    apply_twice<square_f, X>
{};

int main()
{
    using two = integral_constant<int, 2>;
    static_assert(4 == square<two>::value, "");        
    static_assert(16 == quartic<two>::value, "");
}

Live Example

要将其概括为可变参数模板参数，只需使用

template<class... Xs>
struct some_fun;

用于获取可变数量参数的元函数。这是一个练习。重点是通过合适的包装器将每个（数据，类，函数）参数统一地视为一个类。

注意：我使用继承自动将嵌套的type嵌入到派生类中。这种技术称为“元函数转发”，减少了typename F<T>::type混乱的数量。

类型，积分常数和模板模板参数的可变参数模板

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