c++ 编译时关联数组

Question

我认为这个问题可能更多地是关于我对模板做任何不平凡的事情的弱点，而不是问题本身，但我想实现一个这样使用的模板类：

MyArray<std::string, 1, 3, 7> a;
a[1] = "hello";
a[3] = "world";
a[7] = "!";

// runtime error
// a[4] = "?";

在底层，MyArray<std::string, 1, 3, 7> 基本上等同于以下内容：

class C
{
  private:

    std::string _values[3];

  public:

    std::string & operator[](std::size_t index)
    {
      switch(index)
      {
        case 1: return _values[0];
        case 3: return _values[1];
        case 7: return _values[2];
        default: /* some error condition */
      }
    }
};

（当然，在现实生活中，我更可能使用枚举值而不是原始整数，但这用最少的示例代码就可以理解。）

标准：

• 如果索引在编译时未知，则需要工作
• 访问应该使用 switch 语句或等效的语句，而不是通过允许的键进行运行时线性搜索。
• 不想要一个像std::unordered_map这样的有潜在桶冲突的hashmap

我也很高兴有一个解释如何编写这种模板代码的参考。

Answer 1

好的，如果您不介意可能的巨大空间成本，您可以这样做：

template<typename T, size_t Head, size_t... Tails>
class MagicArray{
    std::array<T, 1 + sizeof...(Tails)> data;
    static constexpr size_t max(size_t a, size_t b) noexcept{
        return (a < b) ? b : a;
    }
    template<typename head, typename... tails>
    static constexpr size_t max(head a, tails... b) noexcept{
        if constexpr (sizeof...(b) == 0)
            return a;
        else
            return max(a, max(b...));
    }
    static constexpr size_t value_max = max(Head, Tails...);
    template<size_t addition, size_t I, size_t A, size_t... B>
    static constexpr size_t find() noexcept{
        if constexpr (I == A)
            return addition;
        else if constexpr (sizeof...(B) == 0)
            return value_max;
        else
            return find<addition + 1, I, B...>();
    }
    template<size_t... Is>
    static constexpr std::array<size_t, value_max + 1> generation(std::index_sequence<Is...>*) noexcept{
        return { (find<0, Is, Head, Tails...>())... };
    }
    static constexpr std::array<size_t, value_max + 1> mapping = generation((std::make_index_sequence<value_max + 1>*)nullptr);
public:
    T& operator[](size_t index){
        if (index > value_max || mapping[index] == value_max)
            throw 0;
        else
            return data[mapping[index]];
    }
    T const& operator[](size_t index) const{
        if (index > value_max || mapping[index] == value_max)
            throw 0;
        else
            return data[mapping[index]];
    }
};

int main(){
    MagicArray<std::string, 1, 3, 7> a;
    a[1] = "Hello";
    a[3] = "World";
    a[7] = "!";
    a[9] = "Boooooooooooooooom!";
}