如何使用模板创建有序映射整数索引

Question

我有数据结构:

template <int...I> struct index {};

template <typename...T> struct data {};

template <int I, int J> struct X
{
   static constexpr int i = I;
   static constexpr int j = J;
};

typedef data< X<0,4>, X<1,2>, X<2,1>, X<1,6>, X<1,3> > data_t;

如果数据不包含重复项且索引J很小,则在0-31范围内.

我想创建一个静态索引,其中包含索引I等于某个给定值(例如I = 1)的所有X的数据中的位置,按索引J排序.这是我觉得困难的"排序"位.

例如,我想实现一个类build_index,以便:

typedef build_index<1,data>::type_t index_t;

生成相同的:

typedef index<1, 4, 3> index_t;

它反映了由J:X(1,2)在数据(1),X(1,3)在数据(4),X(1,6)处排序的元素X(1,J)的数据中的位置.数据(3)

我宁愿不使用STL,因为它不适用于gcc-avr,尽管我可以移植选定的片段.

Answer 1

当您在 C++ 模板编程中遇到复杂的问题时，尝试将其分解为几个较小的步骤（就像大多数编程问题一样）会很有帮助。这是一条可能的路径：

1. 选择与所选 I 匹配的 X 并将它们存储在新的数据类型中，用位置替换 I（为此使用递归）
2. 按 J 对 selected_data 中的 X 进行排序。我认为这写起来有点烦人。也许您应该为此创建一个单独的问题。
3. 从已排序和选定的 X 中提取位置

这是相应的代码。我正在使用std::conditional，但这当然很容易更换。我std::is_same在测试中使用，当然你并不真正需要它（否则实现起来会很简单）。

你的东西 + std::conditional 和 std::is_same 的实用程序标头

#include <utility>

template <int... I>
struct index
{
};

template <typename... T>
struct data
{
};

template <int I, int J>
struct X
{
  static constexpr int i = I;
  static constexpr int j = J;
};

typedef data<X<0, 4>, X<1, 2>, X<2, 1>, X<1, 6>, X<1, 3>> data_t;

提取与我们要查找的Xs 匹配的 s并将s 替换为位置。Ii

template <int Pos, int I, typename Extracted, typename Rest>
struct ExtractImpl;

template <int Pos, int I, typename... ExtractedX>
struct ExtractImpl<Pos, I, data<ExtractedX...>, data<>>
{
  using type = data<ExtractedX...>;
};

template <int Pos, int I, typename... ExtractedX, typename T, typename... Rest>
struct ExtractImpl<Pos, I, data<ExtractedX...>, data<T, Rest...>>
{
  using type = typename std::conditional<
      (T::i == I),
      typename ExtractImpl<Pos + 1,
                           I,
                           data<ExtractedX..., X<Pos, T::j>>,
                           data<Rest...>>::type,
      typename ExtractImpl<Pos + 1, I, data<ExtractedX...>, data<Rest...>>::
          type>::type;
};

template <int I, typename Data>
struct Extract
{
  using type = typename ExtractImpl<0, I, data<>, Data>::type;
};

using extracted = typename Extract<1, data_t>::type;
static_assert(std::is_same<extracted, data<X<1, 2>, X<3, 6>, X<4, 3>>>::value, "");

按 J 排序。这是通过将元素增量插入排序列表来完成的。可能有更优雅的方法来做到这一点。

template <typename T, typename LessList, typename RestList>
struct insert_impl;

template <typename T, typename... Lesser>
struct insert_impl<T, data<Lesser...>, data<>>
{
  using type = data<Lesser..., T>;
};

template <typename T, typename... Lesser, typename Next, typename... Rest>
struct insert_impl<T, data<Lesser...>, data<Next, Rest...>>
{
  using type = typename std::conditional<
      (T::j < Next::j),
      data<Lesser..., T, Next, Rest...>,
      typename insert_impl<T, data<Lesser..., Next>, data<Rest...>>::type>::
      type;
};

template <typename T, typename SortedList>
struct insert
{
  using type = typename insert_impl<T, data<>, SortedList>::type;
};

template <typename SortedList, typename UnsortedList>
struct SortImpl;

template <typename SortedList>
struct SortImpl<SortedList, data<>>
{
  using type = SortedList;
};

template <typename SortedList, typename T, typename... UnsortedX>
struct SortImpl<SortedList, data<T, UnsortedX...>>
{
  using type = typename SortImpl<typename insert<T, SortedList>::type,
                                 data<UnsortedX...>>::type;
};

template <typename UnsortedList>
struct Sort
{
  using type = typename SortImpl<data<>, UnsortedList>::type;
};

using sorted = typename Sort<extracted>::type;
static_assert(std::is_same<sorted, data<X<1, 2>, X<4, 3>, X<3, 6>>>::value, "");

最后，提取您要查找的索引：

template <typename List>
struct Indexes;

template <typename... Data>
struct Indexes<data<Data...>>
{
  using type = index<Data::i...>;
};

using result = typename Indexes<sorted>::type;
static_assert(std::is_same<result, index<1, 4, 3>>::value, "");

警告：虽然我在代码中没有看到任何问题，但除了您的示例之外，我还没有对其进行测试......