Wie initialisiere ich ein nicht standardmäßiges konstruierbares std::array elegant mit Template-Metaprogrammierung?

Nicht standardmäßiges konstruierbares std::array elegant initialisieren

Bei der Arbeit mit nicht standardmäßigen konstruierbaren Typen in C kann die Initialisierung eines std::array besonders schwierig sein wenn die Array-Größe durch einen Vorlagenparameter bestimmt wird.

Um dies zu beheben, führen wir einen ausgefeilten Ansatz ein, der Sequenztyp- und Generatorkonzepte nutzt:

Sequenztyp-Seq

Wir definieren einen Sequenztyp namens seq mithilfe einer Template-Metafunktion, die eine Folge aufeinanderfolgender Ganzzahlen darstellt.

<code class="cpp">template<int ... N>
struct seq
{
   using type = seq<N...>;
   static const std::size_t size = sizeof ... (N);
   template<int I>
   struct push_back : seq<N..., I> {};
};</code>

Generator genseq

Mit dieser Sequenz konstruieren wir einen Generator genseq, der generiert Sequenzen mit zunehmender Länge:

<code class="cpp">template<int N>
struct genseq : genseq<N-1>::type::template push_back<N-1> {};

template<>
struct genseq<0> : seq<> {};

template<int N>
using genseq_t = typename genseq<N>::type;</code>

repeat()-Funktion

Sobald die Sequenz vorhanden ist, definieren wir eine wiederholen()-Funktion, um Arrays zu erstellen, die mit demselben Wert initialisiert werden:

<code class="cpp">template<typename T, int...N>
auto repeat(T value, seq<N...>) -> std::array<T, sizeof...(N)> 
{
   //unpack N, repeating `value` sizeof...(N) times
   //note that (X, value) evaluates to value
   return {(N, value)...}; 
}</code>

Verwendung

Um ein std::array eines nicht standardmäßigen konstruierbaren Typs zu initialisieren, rufen wir einfach repeat() mit dem gewünschten Wert und der von genseq_t:

<code class="cpp">template<typename T, int N>
void f(T value)
{
     //genseq_t<N> is seq<0,1,...N-1>
     std::array<T, N>> items = repeat(value, genseq_t<N>{});
}</code>

Diese Lösung gewährleistet eine elegante und effiziente Initialisierung von std::array und eliminiert effektiv die Notwendigkeit einer umständlichen manuellen Wiederholung, wenn n ein großer Vorlagenparameter ist.

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