c++ - 使用 std::vector 类构造函数对 C 数组进行 Constexpr 包装

Question

我需要一个 C 数组或 std::array 上的 constexpr 包装器使用一些额外的构造函数(类似于 std::vector 构造函数):

template<class T, int N>
struct wrapper {
  T data[N];

  constexpr wrapper(int s);         // a
  constexpr wrapper(int j, int k);  // b

  constexpr wrapper(...values...)   // c
  : data(...values...) {} 
};

我试图获得与 std::vector 相同的行为构造函数，即:

constexpr wrapper<T,2> w(1);   // calls a
constexpr wrapper<T,2> w(1,2); // calls b
constexpr wrapper<T,2> w{1};   // calls c
constexpr wrapper<T,2> w{1,2}; // calls c

注1:一个完美的转发构造函数:

template<class... Args>
constexpr wrapper(T&& t, Args&&... args) 
: data(std::forward<T>(t), std::forward<Args>(args)...) {}

会赢得其他构造函数。

注2:T[N]/std::array<T,N>没有std::initializer_list<T>构造函数，因此以下内容也不起作用:

constexpr wrapper(std::initializer_list<T> v) : data(std::move(v)) {}

注释 3:如果未在构造函数初始化列表中分配值，则包装类型将无法在常量表达式中工作。

Answer 1

当然，只需使用 index_sequence和一个委托(delegate)构造函数:

  constexpr wrapper(std::initializer_list<T> v)
    : wrapper(std::make_index_sequence<N>{}, v) {}
private:
  template<std::size_t... Is> constexpr wrapper(
      std::index_sequence<Is...>, std::initializer_list<T> v)
    : data{v.begin()[Is]...} {}

这是有效的，因为每个[support.initlist.access] initializer_list 的访问器是constexpr ;它的迭代器类型是 E const*因此我们可以在编译时访问其数组的任何已定义成员。

请注意，如果您提供的花括号初始化列表太短(例如 v.size() < N )，那么这将失败；如果在常量表达式中使用，则在编译时执行，否则使用未定义的行为。这是一个解决方案，默认构造 T如果允许，否则抛出异常:

  constexpr static T too_short(std::true_type) { return {}; }
  T too_short(std::false_type) {
    throw std::invalid_argument("braced-init-list too short"); }
  template<std::size_t... Is> constexpr wrapper(
      std::index_sequence<Is...>, std::initializer_list<T> v)
    : data{v.size() > Is ? v.begin()[Is]
        : too_short(std::is_default_constructible<T>{})...} {}

如果您希望在使用太短的花括号初始化列表调用时初始化始终失败，只需将条件运算符的右侧分支替换为 throw 表达式:

  constexpr wrapper(std::initializer_list<T> v)
    : wrapper(std::make_index_sequence<N>{}, v.size() == N ? v
        : throw std::invalid_argument("braced-init-list incorrect length")) {}
private:
  template<std::size_t... Is> constexpr wrapper(
      std::index_sequence<Is...>, std::initializer_list<T> v)
    : data{v.begin()[Is]...} {}

除了在常量表达式中之外，不可能在编译时检测到花括号初始化列表太短(或太长!)，因为 initializer_list从类型系统中隐藏该信息。

Full example .