使用 Boost.Hana 定义编译时 Comparable 对象答案

【问题标题】：Defining compile-time Comparable objects with Boost.Hana使用 Boost.Hana 定义编译时 Comparable 对象
【发布时间】：2016-01-18 03:39:21
【问题描述】：

我正在努力将用户定义的类型作为 hana::map 中的键。我遇到static_assert 说必须可以在编译时间。我确实为组合实现了constexpr bool operator== （我相信）他们所有人。有什么问题？因为我的operator== 是constexpr，所以我的对象在编译时应该是可比较的，对吧？

【问题讨论】：

标签： c++ metaprogramming c++14 boost-hana

【解决方案1】：

您必须从比较运算符返回integral_constant<bool, ...>，而不是constexpr bool。以下作品：

#include <boost/hana.hpp>
#include <cassert>
#include <string>
namespace hana = boost::hana;

template <int i>
struct UserDefined { };

template <int a, int b>
constexpr auto operator==(UserDefined<a>, UserDefined<b>) 
{ return hana::bool_c<a == b>; }

template <int a, int b>
constexpr auto operator!=(UserDefined<a>, UserDefined<b>) 
{ return hana::bool_c<a != b>; }

int main() {
    auto m = hana::make_map(
        hana::make_pair(UserDefined<0>{}, std::string{"zero"}),
        hana::make_pair(UserDefined<1>{}, 1)
    );

    assert(m[UserDefined<0>{}] == "zero");
    assert(m[UserDefined<1>{}] == 1);
}

为什么？

要了解为什么 constexpr bool 比较运算符是不够的，请考虑 hana::map::operator[] 的伪实现：

template <typename ...implementation-defined>
struct map {
    template <typename Key>
    auto operator[](Key const& key) {
        // what now?
    }
};

operator[]内部，返回值的type取决于key。我们必须以某种方式提取一个bool，表示哪个值与该键相关联，但是bool 必须在编译时已知（即是一个常量表达式），以便返回类型依赖于它。所以在operator[] 内部，我们需要一个constexpr bool 来表示key 是否是与给定映射值关联的键。但是，由于无法指定key 是constexpr 参数这一事实，因此我们无法从该参数中提取constexpr bool，即使Key 定义了constexpr bool operator==。换句话说，

template <typename Key>
auto operator[](Key const& key) {
    // impossible whatever some_other_key_of_the_map is
    constexpr bool found = (key == some_other_key_of_the_map);

    // return something whose type depends on whether the key was found
}

实现上述目的的唯一方法是做类似的事情

template <typename Key>
auto operator[](Key const& key) {
    constexpr bool found = decltype(key == some_other_key_of_the_map)::value;

    // return something whose type depends on whether the key was found
}

因此要求Key::operator== 返回IntegralConstant。有更多关于这个和相关概念的信息here 和 here。

【讨论】：