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C++編譯期循環獲取變量類型詳情_C 語言

作者：ithiker ? 更新時間： 2022-11-03 編程語言

一、問題

假設現在有一些屬性以及這些屬性對應的數值類型，比如：

"gender" --> char
"age" --> int
"height" --> float
"IQ" ---> int
"name" --> std::string
"weight" --> double

在C++中，如何在編譯期依次循環獲取這些屬性的數值類型，并根據對應的數值類型做出相應的處理（屬性可能會增加）

二、解決方案

1.定義類型

首先把所有可能的類型用std::tuple列出：

using Types = std::tuple<float, int, double, std::string, char>;

template<std::size_t N>
using AttributeType = typename std::tuple_element<N, Types>::type;

這里，通過AttributeType<0>就可以得到float 類型

2.定義屬性集

將所有的屬性和其類型的對應關系列出，由于需要是編譯期獲得，必須類似加入constexpr 關鍵字：

constexpr const char* FLOAT_TYPE = "float";
constexpr const char* INT_TYPE = "int";
constexpr const char* DOUBLE_TYPE = "double";
constexpr const char* STRING_TYPE = "std::string";
constexpr const char* CHAR_TYPE = "float";

constexpr std::array<std::pair<const char*, const char*>, 6> attribute2type = {{
    {"gender", CHAR_TYPE},
    {"age", INT_TYPE},
    {"height", FLOAT_TYPE},
    {"IQ", INT_TYPE},
    {"name", STRING_TYPE},
    {"weight", DOUBLE_TYPE},
}};

3. 獲取類型索引

根據2中定義的類型字符串，獲取1中需要的類型索引N：

constexpr std::size_t getTypeIndex(const char* name)
{
    return strings_equal(name, "float") ? 0:
        strings_equal(name, "int") ? 1:
        strings_equal(name, "double") ? 2:
        strings_equal(name, "std::string") ? 3:
        strings_equal(name, "char") ? 4:
        5; // compilation error
}

這里，需要一個編譯期進行字符串比較的函數：

constexpr bool strings_equal(const char* a, const char* b) {
    return *a == *b && (*a == '\0' || strings_equal(a + 1, b + 1));
}

4. 編譯期循環

如何實現編譯期的類似for循環呢，顯然不能直接用for，模板的特性決定了可以使用編譯期遞歸來進行替代for循環：

template <typename T>
void print(const char* attribute) {
    std::cout << "attribute = " << attribute << ",type=" <<  typeid(T).name() << std::endl;
}
constexpr size_t LAST_INDEX = attribute2type.size() - 1;
template <size_t T=LAST_INDEX>
struct PrintHelper {

    public:
        PrintHelper() {
            doPrint<T>();
        }
    private:
        template <size_t N>
        void doPrint() {
            print<AttributeType<getTypeIndex(std::get<N>(attribute2type).second)>>(std::get<N>(attribute2type).first);
            doPrint<N-1>();

        }

};
template <>
template <>
void PrintHelper<LAST_INDEX>::doPrint<0>() {
    print<AttributeType<getTypeIndex(std::get<0>(attribute2type).second)>>(std::get<0>(attribute2type).first);
}

將上面所有的代碼放到一塊，就得到了一個可以在編譯期循環獲取變量類型的程序：

#include <string>
#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <tuple>
#include <array>

using Types = std::tuple<float, int, double, std::string, char>;
template<std::size_t N>
using AttributeType = typename std::tuple_element<N, Types>::type;

constexpr bool strings_equal(const char* a, const char* b) {
    return *a == *b && (*a == '\0' || strings_equal(a + 1, b + 1));
}
constexpr std::size_t getTypeIndex(const char* name)
{
    return strings_equal(name, "float") ? 0:
        strings_equal(name, "int") ? 1:
        strings_equal(name, "double") ? 2:
        strings_equal(name, "std::string") ? 3:
        strings_equal(name, "char") ? 4:
        5; // compilation error
}
constexpr const char* FLOAT_TYPE = "float";
constexpr const char* INT_TYPE = "int";
constexpr const char* DOUBLE_TYPE = "double";
constexpr const char* STRING_TYPE = "std::string";
constexpr const char* CHAR_TYPE = "float";

constexpr std::array<std::pair<const char*, const char*>, 6> attribute2type = {{
    {"gender", CHAR_TYPE},
    {"age", INT_TYPE},
    {"height", FLOAT_TYPE},
    {"IQ", INT_TYPE},
    {"name", STRING_TYPE},
    {"weight", DOUBLE_TYPE},
}};

template <typename T>
void print(const char* attribute) {
    std::cout << "attribute = " << attribute << ",type=" <<  typeid(T).name() << std::endl;
}
constexpr size_t LAST_INDEX = attribute2type.size() - 1;

template <size_t T=LAST_INDEX>
struct PrintHelper {

    public:
        PrintHelper() {
            doPrint<T>();
        }
    private:
        template <size_t N>
        void doPrint() {
            print<AttributeType<getTypeIndex(std::get<N>(attribute2type).second)>>(std::get<N>(attribute2type).first);
            doPrint<N-1>();

        }

};
template <>
template <>
void PrintHelper<LAST_INDEX>::doPrint<0>() {
    print<AttributeType<getTypeIndex(std::get<0>(attribute2type).second)>>(std::get<0>(attribute2type).first);
}
int main() {
    PrintHelper<LAST_INDEX>();

    return 0;
}

上面程序輸出：

$ ./attributeWithType?
attribute = weight,type=d
attribute = name,type=NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
attribute = IQ,type=i
attribute = height,type=f
attribute = age,type=i
attribute = gender,type=f

總結

本文通過下面幾個技術點實現了編譯期循環獲取變量類型：

  • 通過std::tuple定義變量類型集合，
  • 通過typename std::tuple_element<N, Types>::type獲取某個變量類型
  • 通過編譯期遞歸實現編譯期字符串比較
  • 通過std::get(attribute2type)獲取屬性編譯期遞歸實現循環獲取變量類型?

原文鏈接：https://blog.csdn.net/ithiker/article/details/126762469

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