在C ++中创建类型的类型列表组合

Question

我试图创建一些工具来创建基于其他类型组合的类型列表。

可以说我们有三种类型

struct A{};
struct B{};
struct C{};

我想获得一个元组列表，其中包含N，A，B或C个类型的所有可能组合。

对于N = 2的情况，这将是

std::tuple<A,A>
std::tuple<A,B>
std::tuple<A,C>
std::tuple<B,A>
std::tuple<B,B>
std::tuple<B,C>
std::tuple<C,A>
std::tuple<C,B>
std::tuple<C,C>

这个想法是创建一个元组来容纳所有这些类型的容器，因此我以后可以在容器列表中存储任何这些类型。

template <typename ...Combinations>
using CombinationList = std::tuple<std::vector<Combinations>...>;

我已经有一种机制可以在适合的容器中插入一个特殊的元素，但是我对如何创建组合一无所知。

在人们建议使用的评论上std::vector<Combination<std::variant<A,C,B>, std::variant<A,B,C>>>。尽管这从技术上解决了问题，但我不喜欢使用它，因为A，BC的大小非常不同，并且我不想在运行时访问变体。另外，在某些时候，我需要将所有数据上传到

std::tuple<std::vector<Combination>...>

到GPU，所以我不能在这里使用std :: variant。

我该怎么办？

谢谢！

PD：这与一个问题有关（一个枚举值（729个组合...）的组合爆炸）。 在这个问题中，我问我如何轻松生成将放入容器内的类型。现在我需要生成容器。

Answer 1

使用类比存储在存储线性二维矩阵，所有可能的对A，B和C由一个维整数标记0,1,...,8是这样的：

0 -> (0/3, 0%3) = (0,0) -> std::tuple<A,A>
1 -> (1/3, 1%3) = (0,1) -> std::tuple<A,B>
...
8 -> (8/3, 8%3) = (2,2) -> std::tuple<C,C>

因此，我们可以如下构建对的列表。这些函数可在C ++ 14及更高版本中使用。例如，Combinations<A,B,C>::types等于std::tuple<std::vector<std::tuple<A,A>>, std::vector<std::tuple<A,B>>, ...>：

现场演示

template<std::size_t I, typename Tuple>
struct make_pair_vector
{
    static constexpr std::size_t  left_index = I/std::tuple_size<Tuple>::value;
    static constexpr std::size_t right_index = I%std::tuple_size<Tuple>::value;

    using type = std::vector<
                    std::tuple<typename std::tuple_element< left_index, Tuple>::type,
                               typename std::tuple_element<right_index, Tuple>::type>>;
};

template <typename T, typename Is>
struct make_combinations;

template <typename Tuple, std::size_t... Is>
struct make_combinations<Tuple, std::index_sequence<Is...>>
{
    using tuples = std::tuple<typename make_pair_vector<Is, Tuple>::type...>;
};

template<typename ...Args>
struct Combinations
{
    using types = typename make_combinations
                    <std::tuple<Args...>,
                     std::make_index_sequence<(sizeof...(Args))*(sizeof...(Args))>>
                    ::tuples;
};

Answer 2

我已经有一种机制可以在适合的容器中插入一个特殊的元素，但是我对如何创建组合一无所知。

假设您有一个类型列表（例如A, B, C）和一个无符号整数N，我建议using

template <std::size_t N, typename ... Ts>
using Combinations = ???

定义为std::tuple包含std::tuple所有组合的的列表。

因此，举例来说，

Combinations<2u, A, B, C>

成为

  std::tuple<
      std::tuple<A,A>, std::tuple<A,B>, std::tuple<A,C>,
      std::tuple<B,A>, std::tuple<B,B>, std::tuple<B,C>,
      std::tuple<C,A>, std::tuple<C,B>, std::tuple<C,C>>

以下是完整的C ++ 11示例

#include <tuple>
#include <vector>
#include <type_traits>

struct A {};
struct B {};
struct C {};

template <typename T, typename ... Ts>
constexpr std::tuple<T, Ts...> addTupleType (std::tuple<Ts...>);

template <typename T, typename ... Ts>
constexpr auto addType ()
   -> std::tuple<decltype(addTupleType<T>(std::declval<Ts>()))...>;

template <typename ... Ts, typename ... Us>
constexpr auto getCombinations (std::integral_constant<std::size_t, 0u>,
                                std::tuple<Ts...> t, std::tuple<Us ...> u)
   -> decltype( u );

template <std::size_t N, typename ... Ts, typename ... Us,
          typename std::enable_if<(N > 0u), bool>::type = true>
constexpr auto getCombinations (std::integral_constant<std::size_t, N>,
                                std::tuple<Ts...> t, std::tuple<Us ...>)
   -> decltype (getCombinations(
         std::integral_constant<std::size_t, N-1u>{}, t,
         std::tuple_cat(addType<Ts, Us...>()...)));

template <std::size_t N, typename ... Ts>
using Combinations
   = decltype(getCombinations(
         std::integral_constant<std::size_t, N-1u>{},
         std::declval<std::tuple<Ts...>>(),
         std::declval<std::tuple<std::tuple<Ts>...>>()));

template <typename ... Ts>
constexpr auto CombListHelper (std::tuple<Ts...>)
   -> std::tuple<std::vector<Ts>...>;

template <typename T>
using CombinationList = decltype(CombListHelper(std::declval<T>()));


int main()
 {
   using type_1 = Combinations<2u, A, B, C>;
   using type_2 = std::tuple<
      std::tuple<A,A>, std::tuple<A,B>, std::tuple<A,C>,
      std::tuple<B,A>, std::tuple<B,B>, std::tuple<B,C>,
      std::tuple<C,A>, std::tuple<C,B>, std::tuple<C,C>>;

   static_assert( std::is_same<type_1, type_2>::value, "!" );

   using type_3 = CombinationList<Combinations<2u, A, B, C>>;
   using type_4 = std::tuple<
      std::vector<std::tuple<A,A>>, std::vector<std::tuple<A,B>>,
      std::vector<std::tuple<A,C>>, std::vector<std::tuple<B,A>>,
      std::vector<std::tuple<B,B>>, std::vector<std::tuple<B,C>>,
      std::vector<std::tuple<C,A>>, std::vector<std::tuple<C,B>>,
      std::vector<std::tuple<C,C>>>;

   static_assert( std::is_same<type_3, type_4>::value, "!" );
 }