使用可变参数模板参数构建枚举

Question

我有一个相当简单的变体类，它支持一组预定义的类型，并提供一个枚举来指示哪些可用类型当前处于活动状态。像这样的东西：

class variant
{ 
  enum class type { integer, real, string, etc };
  type active_type() const;
  /* ... */ 
};

我想将类变成一个模板，其中支持的类型作为模板参数提供：

template <typename... T>
class variant
{ 
  const std::type_info& active_type() const; // logical, but can't switch on it
  /* ... */ 
};

我用来捕捉错误的一个关键特性是我可以switch在活动类型上，如果任何可能的情况被遗漏，编译器会发出警告。使用上述设计（也不使用boost::variant），这是不可能的。

我的问题是，有什么办法可以让我自动生成一个枚举，其枚举数与参数包中的参数数相同？

枚举的实际名称/值无关紧要，因为它们可以隐藏在用于将类型映射到正确枚举的 constexpr 函数后面。我可以想象这样的最终用法：

template <typename... T>
class variant
{
  enum class type { T... }; // magic here

  // specializations provided to map T into type (for use in case labels)
  template <typename T>
  static constexpr type type_enum();

  type active_type() const;
  /* ... */
};

typedef variant<int, float, std::string> myvar;
myvar var;
switch (var.active_type())
{
case myvar::type_enum<int>(): // static constexpr function
  ...
  break;
case myvar::type_enum<float>():
  ...
  break;
} // warning: enumeration for string not handled in switch

Answer 1

这个问题已经两年了，但由于没有答案，而且我在其他地方也没有找到解决方案，这里是我解决问题的方法。

第一个明显的问题是具有匹配数量参数的枚举类型（让编译器进行切换检查）。我看到的唯一方法是一系列模板专业化。

template <typename Tag, size_t size> struct Enum;
template <typename Tag> struct Enum<Tag, 0> {
    enum class Type { };
};
template <typename Tag> struct Enum<Tag, 1> {
    enum class Type {
        VALUE0
    };
};
template <typename Tag> struct Enum<Tag, 2> {
    enum class Type {
        VALUE0, VALUE1
    };
};
template <typename Tag> struct Enum<Tag, 3> {
    enum class Type {
        VALUE0, VALUE1, VALUE2
    };
};
template <typename Tag> struct Enum<Tag, 4> {
    enum class Type {
        VALUE0, VALUE1, VALUE2, VALUE3
    };
};

是的，它需要一些手动输入，但这不是一个大问题，请记住，类型的数量通常是有限的，并且可以根据需要添加新的专业化（即该方法是静态安全的）。所述标记参数被用于区分具有相同数目的值枚举。

其次，我们需要一些递归模板魔法来枚举类型：

template <typename EnumType, typename Type, typename... Types> struct TypeInfo;
template <typename EnumType, typename Type, typename... Types> struct TypeInfo<EnumType, Type, Type, Types...> {
    static const EnumType value = EnumType::VALUE0;
};
template <typename EnumType, typename Type, typename FirstType, typename... Types> struct TypeInfo<EnumType, Type, FirstType, Types...> {
    static const EnumType value = static_cast<EnumType>(static_cast<typename std::underlying_type<EnumType>::type>(TypeInfo<EnumType, Type, Types...>::value) + 1);
};

最后是一个将所有部分组合在一起的类：

template <typename Tag, typename... Ts> class TypedEnum {
    private:
        struct InternalTag;

    public:
        static const size_t NUM_TYPES = sizeof...(Ts);
        typedef typename Enum<InternalTag, NUM_TYPES>::Type Type;

        template <typename T> static constexpr decltype(TypeInfo<Type, T, Ts...>::value) getValue() { // SFINAE guard
            return TypeInfo<Type, T, Ts...>::value;
        }
};

瞧！你可以切换！（用clang测试）

struct Tag0;
struct Tag1;
typedef TypedEnum<Tag0, int, float, char> Enum0;
typedef TypedEnum<Tag0, bool, float, char> Enum1; // Incompatible with Enum0!

Enum0::Type tpy = Enum0::getValue<char>(); // 2
switch(tpy) {
    case Enum0::getValue<int>():
        break;
    case Enum0::getValue<float>():
        break;
    case Enum0::getValue<char>():
        break;
}

功能总结：

• 静态拒绝不在枚举中的类型
• 静态警告缺少开关盒
• 包中不同标签和/或参数的枚举类型不兼容

功能缺失：

• 需要一些模板魔法来拒绝重复的参数包