模板参数检查的通用方法

Question

我必须遵循以下程序：

#include <iostream>

#define max_dim 100

template<unsigned IDim>
struct Node{};

int main() {
    uint x;
    std::cout << "Input dimension: ";
    std::cin >> x;
    if(x < max_dim){
        Node<x> node;
    }else{
        std::cout << "False Input.";
    }
}

无法编译，因为表达式Node<x> node 需要x 是一个常量值，而事实并非如此。因为x 的可能性有限（受max_dim 限制）我当然可以只使用if 条件或switch 语句，但这会导致大量冗余代码（尤其是因为我正在为每个节点做一堆操作）。

我并不能真正改变节点的结构。

有没有更优雅的方法来实现这一点？？

Answer 1

std::index_sequence 可能会有所帮助。

然后有几种方法从运行时值中选择编译代码（递归，折叠表达式，对索引进行线性检查），这里使用数组（O(1) 访问，但在内存中是线性的）。

template <std::size_t I>
void f(/*..*/)
{
    Node<I> node;
    // Your code...
}

template <std::size_t... Is>
constexpr std::array<void(*)(/*..*/), sizeof...(Is)>
make_funcs(std::index_sequence<Is...>)
{
    return {{ &f<Is>... }};
}

template <std::size_t N>
constexpr std::array<void(*)(/*..*/), N> make_funcs()
{
    return make_funcs(std::make_index_sequence<N>());
}

然后

int main() {
    std::cout << "Input dimension: ";
    uint x;
    std::cin >> x;
    if (x < max_dim) {
        constexpr auto funcs = make_funcs<max_dim>();
        funcs[x](/*..*/);
    } else {
        std::cout << "False Input.";
    }
}

Answer 2

使用辅助函数的 C++17 解决方案，假设 Node<x> 上下文不需要返回值：

#include<utility>

template<typename T, auto... I>
void f(std::integer_sequence<T, I...>, T x) {
    ((x == I && ([]{
        Node<I> node;
        // do something with node
    }(), true)) || ... || (std::cout << "False Input."));
}
    
// in main
f(std::make_integer_sequence<decltype(x), max_dim>{}, x);

可以只使用 lambdas 而不是辅助函数来编写解决方案，但它看起来会更加不清晰。这里的重要概念是折叠表达式和将模板参数包引入函数的std::integer_sequence 方法。 &&/||/(..., true) 构造本质上只是一个 if/else if 构造，它被编写为依赖于逻辑运算符的短路行为的单个表达式。