根据运行时参数避免模板实例化的代码重复

Question

我正在使用由其他人编写的 C++ 库（不幸的是，imo）实现了几种封装在类中的算法，其行为可以通过作为模板参数传递的参数进行微调（参数通常也是类）。因此，例如可能有这样的类模板：

template<typename Param1, typename Param2, typename Param3>
class Foo {
  // ...
};

我想使用这个库编写一个程序，该程序需要根据运行时信息创建Foo 的实例。我的问题是，假设有N1、N2 和N3 可以为Param1、Param2 和Param3 传递的有效类型，我可能需要创建最多N1 x N2 x N3 分支当我想实例化Foo 的不同特殊化时，我的代码中的某个点。例如，假设我在运行时通过用户输入获得三个字符串，每个字符串决定Foo 的模板参数之一应该是哪种类型，那么我需要做这样的事情：

std::string s1, s2, s3;

// instantiate s1, s2, s3 from user input

if (s1 == "Param1_1" && s2 == "Param2_1" && s3 == "Param3_1") {
  Foo<Param1_1, Param2_1, Param3_1> foo;
} else if (s1 == "Param1_1" && s2 == "Param2_1" && s3 == "Param3_2") {
  Foo<Param1_1, Param2_1, Param3_2> foo;
}

// ...

其中Param1_1 是Param1 的有效类型等等。我怎样才能更优雅地实现这一点？ （理想情况下只使用 C++11 或最多 C++17 功能）。

Answer 1

从 C++11 开始，您可以创建一系列函数，每种类型一个，以选择和传输正确的模板参数；最后一个调用的函数（第一个，在下面的例子中）可以创建Foo 对象。

不是很优雅，但可以避免 N1 x N2 x N3 乘法效应。

template <typename ... PrevParams>
void for_s3 (std::string const & s3)
 {
   if ( "Param3_1" == s3 )
      Foo<PrevParams..., Param3_1>{}
   else if ( "Param3_2" == s3 )
      Foo<PrevParams..., Param3_2>{};
   // other cases 
 }    

template <typename ... PrevParams>
void for_s2 (std::string const & s2, std::string const & s3)
 {
   if ( "Param2_1" == s2 )
      for_s3<PrevParams..., Param2_1>(s3);
   else if ( "Param2_2" == s2 )
      for_s3<PrevParams..., Param2_2>(s3);
   // other cases 
 }    

void for_s1 (std::string const & s1, std::string const & s2, std::string const & s3)
 {
   if ( "Param1_1" == s1 )
      for_s2<Param1_1>(s2, s3);
   else if ( "Param1_2" == s1 )
      for_s2<Param1_2>(s2, s3);
   // other cases 
 }

也许更优雅、更灵活一些（您可以轻松添加其他字符串和参数），但运行时成本更高，是一种双功能解决方案

template <typename ... Params>
void select_foo ()
 {
   Foo<Params...>  f;

   // do something with f
 }

template <typename ... PrevParams, typename ... Ts>
void select_foo (std::string const & s, Ts const & ... ts)
 {
   if ( "Param1_1" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param1_1>(ts...);
   else ( "Param1_2" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param1_2>(ts...);
   // other Param1_x cases
   else if ( "Param2_1" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param2_1>(ts...);
   else ( "Param2_2" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param2_2>(ts...);
   // other Param2_x cases
   else if ( "Param3_1" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param3_1>(ts...);
   else ( "Param3_1" == s )
       select_foo<PrevParams..., Param3_2>(ts...);
   // other Param3_x cases
 }

Answer 2

您可以对每种类型使用std::variant (c++17) 并使用std::visit 进行调度：

template <typename T> struct Tag{ using type = T;};

std::variant<Tag<T1>, Tag<T2>, Tag<T3>/*..*/> getType(const std::string& s)
{
    if (s == "Param1") { return Tag<T1>{}; }
    else if (s == "Param2") { return Tag<T2>{}; }
    // ...
}

void bar(const std::string& s1, const std::string& s2, const std::string& s3)
{
    auto v1 = getType(s1);
    auto v2 = getType(s2);
    auto v3 = getType(s3);

    std::visit([](auto t1, auto t2, auto t3)
              {
                  Foo<typename decltype(t1)::type,
                      typename decltype(t2)::type,
                      typename decltype(t3)::type> foo;
                  /*..*/
               }, v1, v2, v3);
}