c++ - 如何简化执行模板化函数的 switch 语句？

问题描述

考虑以下程序：

#include <string_view>
#include <string>
#include <iostream>

class A;
class B;
class C;

template<typename T>
void func1();
template<>
void func1<A>() {
    std::cout << "func 1 A";
}
template<>
void func1<B>(){
    std::cout << "func 1 B";
}
template<>
void func1<C>() {
    std::cout << "func 1 C";
}


template<typename T>
void func2();
template<>
void func2<A>() {
    std::cout << "func 2 A";
}
template<>
void func2<B>(){
    std::cout << "func 2 B";
}
template<>
void func2<C>() {
    std::cout << "func 2 C";
}

enum class my_enum { A, B, C};

void wrapper() {
    my_enum me = my_enum::A;
    switch (me) {
        case my_enum::A: func1<A>(); break;
        case my_enum::B: func1<B>(); break;
        case my_enum::C: func1<C>(); 
    }
    std::cout << '\n';
    switch (me) {
        case my_enum::A: return func2<A>(); break;
        case my_enum::B: return func2<B>(); break;
        case my_enum::C: return func2<C>();
    }
}

int main() { wrapper(); }

这里A,B和C是类，并且func是一些明确专门化的模板化函数。

如您所见，以下模式：

switch(some_enum) {
   case SomeEnum::A: return func<A>();
   case SomeEnum::B: return func<B>();
   case SomeEnum::C: return func<C>();

   default:
      // error handling
}

需要重复几次，但只是功能不同。我怎样才能简化它？

我唯一能想到的就是定义一个宏，这不是很漂亮。

标签： c++templatesenumsswitch-statement

解决方案

my_enum 的基本解决方案

模板模板通常是这种事情的方式。不幸的是，这些只存在于类型，而不是像函数指针这样的非类型参数。

但是，把这些函数变成函子：

template<typename T>
struct func1;

template<>
struct func1<A> {
    void operator ()() {
        std::cout << "func 1 A";
    }
};

/* etc */

你很高兴：

template <template <typename T> class F, typename... Args>
void dispatch(my_enum me, Args&&... args) {
    switch (me) {
        case my_enum::A: F<A>{}(std::forward<Args>(args)...); break;
        case my_enum::B: F<B>{}(std::forward<Args>(args)...); break;
        case my_enum::C: F<C>{}(std::forward<Args>(args)...);
    }
}

用法：

my_enum me = my_enum::A;
dispatch<func1>(me);
std::cout << '\n';
dispatch<func2>(me);

演示：https ://godbolt.org/z/c6jPxa

进一步概括

如果你愿意变得“聪明”，你也可以概括dispatch。定义一些辅助存根：

template <typename TEnum, TEnum... Es>
struct Tags {};

template <typename... Ts>
struct Types {};

template <typename TTags, typename TTypes>
struct Dispatch;

Tags并Types保存要测试的枚举和类型：

template <template <typename T> class F>
using dispatch = typename Dispatch<
    Tags<my_enum, my_enum::A, my_enum::B, my_enum::C>, // the tags
    Types<A, B, C>                                     // their respective types
>::type<F>;

然后，您可以通过组合初始化列表、逗号运算符和三元运算符来生成该开关块。

template <typename TEnum, TEnum... ETags, typename... TTypes>
struct Dispatch<Tags<TEnum, ETags...>, Types<TTypes...>> {
    template <template <typename T> class F>
    struct type {
        template <typename... Args>
        void operator()(TEnum e, Args&&... args)
        {
            (void)std::initializer_list<bool> {
                e == ETags ? (F<TTypes>{}(std::forward<Args>(args)...), false) : false...
            };
        }
    };
};

用法：

template <template <typename T> class F>
auto dispatch = typename Dispatch<
    Tags<my_enum::A, my_enum::B, my_enum::C>,
    Types<A, B, C>
>::template type<F>{};

void wrapper() {
    my_enum me = my_enum::A;
    dispatch<func1>(me);
    std::cout << '\n';
    dispatch<func2>(me);
}

演示：https ://godbolt.org/z/Edhbrr

对于具有返回类型的函数

如果你想让你的函子返回一个值，这有点棘手，因为如果没有标签匹配，你需要一个默认返回值。在这种情况下，此解决方案F<void>{}(...)通过递归测试一个参数并使用剩余参数调用调度程序来调用。

template <typename TEnum, TEnum ETag, TEnum... ETags, typename TType, typename... TTypes>
struct Dispatch<Tags<TEnum, ETag, ETags...>, Types<TType, TTypes...>> {
    template <template <typename T> class F>
    struct type {
        template <typename... Args>
        auto operator()(TEnum e, Args&&... args) -> decltype(F<TType>{}(std::forward<Args>(args)...))
        {
            return e == ETag
                ? F<TType>{}(std::forward<Args>(args)...)
                : typename Dispatch<Tags<TEnum, ETags...>, Types<TTypes...>>::template type<F>{}(e, std::forward<Args>(args)...);
        }
    };
};

template <typename TEnum>
struct Dispatch<Tags<TEnum>, Types<>> {
    template <template <typename T> class F>
    struct type {
        template <typename... Args>
        auto operator()(TEnum e, Args&&... args) -> decltype(F<void>{}(std::forward<Args>(args)...))
        {
            return F<void>{}(std::forward<Args>(args)...);
        }
    };
};