Как извлечь высокоиндексированную специализацию из структуры?

Я пытаюсь выполнить метапрограммирование нескольких шаблонов, и мне нужно "извлечь" самый высокий индекс специализации некоторой структуры в некотором типе.

Например, если у меня есть некоторые типы:

struct A
{
    template<unsigned int> struct D;
    template<> struct D<0> { };
};

struct B
{
    template<unsigned int> struct D;
    template<> struct D<0> { };
    template<> struct D<1> { };
};

struct C
{
    template<unsigned int> struct D;
    template<> struct D<0> { };
    template<> struct D<1> { };
    template<> struct D<2> { };
};

Как я могу написать метафункцию следующим образом:

template<class T>
struct highest_index
{
    typedef ??? type;
    // could also be:   static size_t const index = ???;
};

чтобы дать мне индекс с наивысшим индексом D, который был специализирован внутри произвольной структуры, такой как выше, без, требующей, чтобы struct явно объявила счет?

Ответ 1

Это первая версия, которая дает вам максимальный индекс, для которого определена специализация. Из этого вы получите соответствующий тип!

Реализация:

template<class T>
struct highest_index
{
  private:
     template<int i>
     struct is_defined {};

     template<int i>
     static char f(is_defined<sizeof(typename T::template D<i>)> *);

     template<int i>
     static int f(...);

     template<int i>
     struct get_index;

     template<bool b, int j>
     struct next
     {
        static const int value = get_index<j>::value;
     };
     template<int j>
     struct next<false, j>
     {
        static const int value = j-2;
     };
     template<int i>
     struct get_index
     {
        static const bool exists = sizeof(f<i>(0)) == sizeof(char);
        static const int value = next<exists, i+1>::value;
     };

    public:
     static const int index = get_index<0>::value; 
};

Тестовый код:

#include <iostream>

struct A
{
    template<unsigned int> struct D;
};
template<> struct A::D<0> { };
template<> struct A::D<1> { };

struct B
{
    template<unsigned int> struct D;
};
template<> struct B::D<0> { };
template<> struct B::D<1> { };
template<> struct B::D<2> { };


int main()
{
    std::cout << highest_index<A>::index << std::endl;
    std::cout << highest_index<B>::index << std::endl;
}

Вывод:

1
2

Живая демонстрация.: -)

Ответ 2

Выяснил это с помощью комментариев по этому вопросу!

struct A { template<unsigned int> struct D; };
template<> struct A::D<0> { };

struct B { template<unsigned int> struct D; };
template<> struct B::D<0> { };
template<> struct B::D<1> { };

struct C { template<unsigned int> struct D; };
template<> struct C::D<0> { };
template<> struct C::D<1> { };
template<> struct C::D<2> { };
template<> struct C::D<3> { };

template<unsigned int>
static unsigned char test(...);

template<unsigned int N, class T>
static typename enable_if<
    sizeof(typename T::template D<N>),
    unsigned char (&)[1 + sizeof(test<N + 1>(T()))]
>::type test(T, typename T::template D<N> = typename T::template D<N>());

int main()
{
    return sizeof(test<0>(C())) - 1;  // Evaluates to number of specializations
}

Ответ 3

Вот мой небольшой вклад.

Начнем с методов существования:

template <unsigned>
static unsigned char exists_impl(...);

template <unsigned N, typename T>
static auto exists_impl(T const&&) ->
    typename std::enable_if<sizeof(typename T::template D<N>),
                            unsigned char (&)[2]>::type;

template <typename T, unsigned N>
static constexpr bool exists() {
    return sizeof(exists_impl<N>(std::declval<T>())) != 1;
}

Я считаю, что constexpr и использование функций очень много приносят в таблицу с точки зрения удобочитаемости, поэтому я не использую типичные типы.

Затем мы используем типичный двоичный поиск (вторая попытка, см. первую попытку внизу), с потерей читаемости, но чтобы воспользоваться ленивым экземпляром, мы используем частичную специализированную специализацию и std::conditional:

template <typename T, unsigned low, unsigned high, typename = void>
struct highest_index_in;

template <typename T, unsigned low>
struct highest_index_in<T, low, low>: std::integral_constant<unsigned, low> {};

template <typename T, unsigned low, unsigned high>
struct highest_index_in<T, low, high, typename std::enable_if<(high == low + 1)>::type>:
  std::integral_constant<unsigned, low + exists<T, low+1>()> {};

template <typename T, unsigned low, unsigned high>
struct highest_index_in<T, low, high, typename std::enable_if<(high > low + 1)>::type>:
  std::conditional< exists<T, (low+high)/2>(),
                    highest_index_in<T, (low+high)/2, high>,
                    highest_index_in<T, low, (low+high)/2> >::type
{};

template <typename T>
static constexpr unsigned highest_index() {
   return highest_index_in<T, 0, ~(0u)>::value;
} // highest_index

Демо на liveworkspace, вычисление highest_index<C>() почти мгновенно.

Первая попытка двоичного поиска, к сожалению, компилятору необходимо рекурсивно создавать тела функций (чтобы доказать, что они могут быть созданы), и поэтому работа, которую он должен выполнить, огромна:

template <typename T, unsigned low, unsigned high>
static constexpr auto highest_index_in() ->
   typename std::enable_if<high >= low, unsigned>::type
{
   return low == high                 ? low :
          high == low + 1             ? (exists<T, high>() ? high : low) :
          exists<T, (high + low)/2>() ? highest_index_in<T, (high+low)/2, high>() :
                                        highest_index_in<T, low, (high+low)/2>();
} // highest_index_in

template <typename T>
static constexpr unsigned highest_index() {
   return highest_index_in<T, 0, ~(0u)>();
} // highest_index

Итак, к сожалению, highest_index неприменим, а clang dang slow (а не то, что gcc выглядит лучше).