如何在 cpp 中实现可读的模板 for 循环语法？-解网

问：

我想编写一些头文件，其中包含这些文件允许我以可访问的语法编写模板 for 循环。我该如何实现？（参见底部为我最好的尝试）。

下面是一个示例和标准，说明可访问语法的含义。

例：

for_loop<int,i0,ic,iE>(i){ // for(int i=i0;i<iE;i+=ic), where i0,ic,iE are constexpr int
   foo(i);
   bar<i>();
   for_loop<int,i,1,10>(j){
      boo<i,j>();
   }
}

标准

正如该示例所满足的，可访问语法的有用条件是：

每个 for 循环的范围都有支撑
没有样板（如创建 lambda 函数、函子类、索引序列、令人困惑的工件，如、，它们既增强了循环范围的可读性，也没有增强循环体的可读性等）()[],...
在支撑作用域内变量和函数的可访问性与经典的 for 循环相同。
desirable：使用 as 的表示法将它们指示为模板参数。// 使用（i） 是因为我假设我们需要一个宏来表示符号 i<>int,i0,ic,iE

最佳尝试

以下是我为实现解决方案而做出的最佳功能尝试：

# define template_for_loop_begin(index) \
    [&]<std::size_t... index>(std::index_sequence<index...>) {

# define template_for_loop_end(index,N) ;}(std::make_index_sequence<N>{});

// this allows writing a template for-loop as follows:
template_for_loop_begin(i)(
  bar<i>(),...
)template_for_loop_end(i,10)

但是，生成的语法并不令人满意。问题是：

Major：循环体限制为一行
major：循环体必须是单个函数调用
semi：有，而不是在行的末尾,...;
semi：索引位于循环的页脚中
次要的环括号代替了(){}

Normal For 循环示例及其带来的问题

真实世界的代码示例是以下客户的代码，使用我的样条库。

for(int i=0;i<1000;++i){
  int j=i;
  spline.load(j,data[j]);
}

这工作正常。现在一些员工已经有了坏主意，比如：

for(int i=0;i<500;++i){
  if(data[i]>0){ j=i+500;}else{j=i;}
  spline.load(j,data[i]);
}

我的软件使用基于生成源代码的运行时的自动代码转换。为了使此源代码转换产生我的预期行为，索引必须是一个 constexpr。因此，我想把它做成模板。但是，我无法教育客户重新学习一种编写 for 循环的方式，从而阻止/抑制他们使用我的代码。这就引出了这个问题。j

模板、Consteval 和 Consteffr 以及类型

感谢 Yakk - Adam Nevraumont 提供的善意答案，我们可以使用以下内容：static_foreach

#include <utility>
template<auto first, auto increment, auto limit>
struct static_foreach_t {
  void operator->*( auto f ) const& {
     [&]<auto...Is>(std::integer_sequence<decltype(first), Is...>) {
       ( f( std::integral_constant<decltype(Is), first+Is*increment>{} ), ...);
     }( std::make_integer_sequence< decltype(first), (limit-first)/increment >{} );
  }
};
template<auto first, auto increment, auto limit>
constexpr static_foreach_t<first, increment, limit> static_foreach = {};

// ++++

template<typename T>
struct Cxpr{
    const T t;
    consteval Cxpr(T t):t(t){}
};

void foo(int){}
void bar(Cxpr<int>){}
template<int> void boo(void){}

int main(){
    static_foreach<3, 2, 7>->*[&](auto i) {
        foo(i);
        //bar(i);
        boo<i>();
    };
}

但是，代码在取消注释时会抛出错误，这是一个 consteval。这能解决吗？我尝试了各种构造函数和 assigment 重载。另一个破坏游戏规则的是它不适用于浮点数和双精度，例如，在我的样条库中，还有一些函数只有在浮点数可以断言为 constexpr/consteval 类型时才能防止误用。 error: could not convert 'i' from 'std::integral_constant<int, 3>' to 'Cxpr<int>'bar(i);Cxpr

C++ 模板 lambda 宏 variadic-templates

template<auto first, auto increment, auto limit>
struct static_foreach_t {
  void operator->*( auto f ) const&& {
     [&]<auto...Is>(std::index_sequence<Is...>) {
       ( f( std::integral_constant<decltype(Is), first+Is*increment>{} ), ...);
     }( std::make_integer_sequence< decltype(first), (limit-first)/increment >{} );
  }
};

template<auto first, auto increment, auto limit>
constexpr static_foreach_t static_foreach = {};

所以，忽略你的要求，我不喜欢：

static_foreach<1, 5, 11>->*[&](auto i) {
  int array[i] = {0};
};

或者，使用宏（坏主意）：

#define STATIC_FOREACH(FIRST,INCREMENT,LIMIT,NAME) \
  static_foreach FIRST, INCREMENT, LIMIT ->*[&](auto NAME)

STATIC_FOREACH( <1, 5, 11>, i) {
  int array[i] = {0};
  std::cout << "[";
  for (auto e : array)
    std::cout << e;
  std::cout << "]\n;
};

或者在我的首选版本中：

static_foreach<1, 5, 11>->*[&](auto i) {
  int array[i] = {0};
  std::cout << "[";
  for (auto e : array)
    std::cout << e;
  std::cout << "]\n";
};

虽然可能是一堆魔术代币，但根据我的经验，将所述魔术代币隐藏在宏后面并不能使事情变得更友好。->*[&](auto i)

最终用户不会理解宏或魔术令牌，但宏意味着当宏产生错误时，最终用户将没有希望找出出了什么问题。同时，如果魔术标记产生错误，你会得到实际的编译器的帮助。

现场示例。

哦，还有一个非常大的问题。循环主体中的 A 不会执行用户期望的操作。returnreturn

让函数调用和 lambda 可见会让这变得不那么令人惊讶。

消除这个弱点是不可能的，因为你不能让你在 C++ 中调用的函数控制调用它的代码的返回流，除非有一些非常奇怪的协程魔术情况。

现在的类型不是 .我们可以用更多的愚蠢来解决这个问题：iconstexpr int

template<auto first, auto increment, auto limit>
struct static_foreach_t {
  void operator->*( auto f ) const& {
     [&]<auto...Is>(std::integer_sequence<std::size_t, Is...>) {
       ( f.template operator()<first+Is*increment>(), ...);
     }( std::make_integer_sequence<std::size_t, (limit-first)/increment >{} );
  }
};

template<auto first, auto increment, auto limit>
constexpr static_foreach_t<first, increment, limit> static_foreach = {};

#define STATIC_FOREACH(FIRST,INCREMENT,LIMIT,NAME) \
  static_foreach FIRST, INCREMENT, LIMIT ->*[&]<auto NAME>()

在这里，我们没有传递 a ，而是将值作为模板参数传递给。std::integral_constantoperator()

在非宏情况下使用稍作更改：

static_foreach<1, 5, 11>->*[&]<auto i>() {
  int array[i] = {0};
  std::cout << "[";
  for (auto e : array)
    std::cout << e;
  std::cout << "]\n";
};

因为我们把非类型参数作为模板。（可以阅读或其他什么）。iauto iint i

对于宏情况，它看起来是相同的：

STATIC_FOREACH( <1, 5, 11>, i ) {
  int array[i] = {0};
  std::cout << "[";
  for (auto e : array)
    std::cout << e;
  std::cout << "]\n";
};

对循环的非整数值的支持需要稍作调整：

template<auto first, auto increment, auto limit>
struct static_foreach_t {
  void operator->*( auto f ) const& {
     [&]<auto...Is>(std::integer_sequence<std::size_t, Is...>) {
       ( f.template operator()<first + Is*increment>(), ...);
     }( std::make_integer_sequence< std::size_t, static_cast<std::size_t>((limit-first)/increment) >{} );
  }
};

这在实验上适用于浮子。

如何在 cpp 中实现可读的模板 for 循环语法？

How to implement a readable template for-loop syntax in cpp?

标准

最佳尝试

Normal For 循环示例及其带来的问题

模板、Consteval 和 Consteffr 以及类型

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