在编译时生成BitCount LUT

Question

假设我需要为0 ... 255值创建一个包含预先计算的位计数值(数字中的1位数)的LUT:

int CB_LUT[256] = {0, 1, 1, 2, ... 7, 8};

如果我不想使用硬编码值,我可以使用漂亮的模板解决方案如何计算32位整数中的设置位数？

template <int BITS>
int CountBits(int val) 
{
    return (val & 0x1) + CountBits<BITS-1>(val >> 1);
}

template<>
int CountBits<1>(int val) 
{
    return val & 0x1;
}

int CB_LUT[256] = {CountBits<8>(0), CountBits<8>(1) ... CountBits<8>(255)}; 

该数组在编译时完全计算.有没有办法避免长列表,并使用某种模板甚至宏生成这样的数组(抱歉!),如:

Generate(CB_LUT, 0, 255);  // array declaration
...
cout << CB_LUT[255];       // should print 8

笔记.这个问题不是关于计算一个数字中的1位,而是仅用作示例.我想在代码中完全生成这样的数组,而不使用外部代码生成器.必须在编译时生成数组.

编辑.为了克服编译器限制,我找到了以下解决方案,基于Bartek Banachewicz代码:

#define MACRO(z,n,text) CountBits<8>(n)
int CB_LUT[] = {
    BOOST_PP_ENUM(128, MACRO, _)
};
#undef MACRO

#define MACRO(z,n,text) CountBits<8>(n+128)
int CB_LUT2[] = {
    BOOST_PP_ENUM(128, MACRO, _)
};
#undef MACRO

for(int i = 0; i < 256; ++i)   // use only CB_LUT
{
    cout << CB_LUT[i] << endl;
}

我知道这可能是UB ......

Answer 1

使用宏(最近由我为我的代码重新发现)Boost.Preprocessor会很容易 - 我不确定它是否属于"不使用外部代码生成器".

PP_ENUM 版

感谢@TemplateRex BOOST_PP_ENUM,正如我所说,我对PP的经验不足:)

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

// with ENUM we don't need a comma at the end
#define MACRO(z,n,text) CountBits<8>(n)
int CB_LUT[256] = {
    BOOST_PP_ENUM(256, MACRO, _)
};
#undef MACRO

主要区别PP_ENUM在于它会在每个元素后自动添加逗号并删除最后一个元素.

PP_REPEAT 版

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

#define MACRO(z,n,data) CountBits<8>(n),
int CB_LUT[256] = {    
    BOOST_PP_REPEAT(256, MACRO, _)
};
#undef MACRO

备注

它实际上非常简单易用,但由您来决定是否接受宏.我个人在使用Boost.MPL和模板技术方面苦苦挣扎,发现PP解决方案易于阅读,简短而强大,特别是对于那些类似的枚举.PP相对于TMP的另一个重要优势是编译时间.

至于最后的逗号,所有合理的编译器应该支持它,但是如果你没有,只需将重复次数改为255并手动添加最后一个案例.

您可能还希望重命名MACRO为有意义的内容以避免可能的重新定义.