枚举折叠表达式

Question

我有一些辅助代码,使用编译时索引执行向量重组.生成的代码尽可能高效至关重要.我依赖带有折叠表达式的参数包,我想知道编写这样的代码的最佳实践是什么.

一个实际的例子:让一个函数insert将容器的元素插入y到位置为编译时常量的位置的容器x中Ii.这个函数的基本签名是这样的:

template<size_t... Ii, size_t Xsize, size_t Size>
constexpr container<Xsize> insert(container<Xsize> x, container<Ysize> y);

它的调用如下:insert<0, 2>(x, y).我看到实现这一点的两个明显可能性.

第一:使用辅助索引变量迭代y:

template<size_t... Ii, size_t Xsize, size_t Size>
constexpr container<Xsize> insert(container<Xsize> x, container<Ysize> y) {
  int i = 0;
  ((x[Ii] = y[i++]), ...);
  return x;
}

我对这个解决方案的问题是变量i:我必须依靠编译器来优化它.

第二个解决方案避免了任何运行时依赖性,但它需要一个辅助功能,使整个实现相当丑陋:

template<size_t... Ii, size_t... Yi, size_t Xsize, size_t Size>
constexpr container<Xsize> insert_(container<Xsize> x, container<Ysize> y, std::index_sequence<Yi...>) {
  ((x[Ii] = y[Yi]), ...);
  return x;
}

template<size_t... Ii, size_t Xsize, size_t Size>
constexpr container<Xsize> insert(container<Xsize> x, container<Ysize> y) {
  return insert_<Ii...>(x,y, std::make_index_sequence<sizeof...(Ii)> {});
}

有没有办法完成这个,避免运行时变量和辅助功能？

Answer 1

最重要的是生成的代码尽可能高效。

关于您的示例的附注：您应该确保性能不会因按值传递函数参数而受到影响。返回值也一样。

有没有办法避免运行时变量和辅助函数来完成此任务？

您可以实现可重用的辅助函数。作为示例，请考虑以下代码。

static_assert(__cplusplus >= 201703L, "example written for C++17 or later");

#include <cstddef>

#include <array>
#include <type_traits>
#include <utility>

namespace detail {

template<std::size_t... inds, class F>
constexpr void gen_inds_impl(std::index_sequence<inds...>, F&& f) {
  f(std::integral_constant<std::size_t, inds>{}...);
}

}// detail

template<std::size_t N, class F>
constexpr void gen_inds(F&& f) {
  detail::gen_inds_impl(std::make_index_sequence<N>{}, std::forward<F>(f));
}

// the code above is reusable

template<
  std::size_t... inds_out,
  class T, std::size_t size_out, std::size_t size_in
>
constexpr std::array<T, size_out> insert1(
  std::array<T, size_out> out,
  std::array<T, size_in> in
) {
  static_assert((... && (inds_out < size_out)));
  static_assert(sizeof...(inds_out) <= size_in);

  gen_inds<sizeof...(inds_out)>([&] (auto... inds_in) {
    ((out[inds_out] = in[inds_in]), ...);
  });

  return out;
}

类似的替代方法是static_for：

static_assert(__cplusplus >= 201703L, "example written for C++17 or later");

#include <cstddef>

#include <array>
#include <type_traits>
#include <utility>

namespace detail {

template<std::size_t... inds, class F>
constexpr void static_for_impl(std::index_sequence<inds...>, F&& f) {
  (f(std::integral_constant<std::size_t, inds>{}), ...);
}

}// detail

template<std::size_t N, class F>
constexpr void static_for(F&& f) {
  detail::static_for_impl(std::make_index_sequence<N>{}, std::forward<F>(f));
}

// the code above is reusable

template<
  std::size_t... inds_out,
  class T, std::size_t size_out, std::size_t size_in
>
constexpr std::array<T, size_out> insert2(
  std::array<T, size_out> out,
  std::array<T, size_in> in
) {
  static_assert(sizeof...(inds_out) >= 1);

  static_assert((... && (inds_out < size_out)));
  static_assert(sizeof...(inds_out) <= size_in);

  constexpr std::size_t N = sizeof...(inds_out);

  static_for<N>([&] (auto n) {
    // note the constexpr
    constexpr std::size_t ind_out = std::array{inds_out...}[n];
    constexpr std::size_t ind_in = n;
    out[ind_out] = in[ind_in];
  });

  return out;
}