c++ - 简洁双向静态1 :1 mapping of values and types

我将以我想像的方式使用我想创建的代码开始。它不必完全像这样，但这是标题中“简洁”的一个很好的例子。就我而言，它是一种类型到相关枚举值的映射。

struct bar : foo<bar, foo_type::bar> { /* ... */ };
//               \_/  \___________/
//                ^ Type         ^ Value

理想情况下，该操作是使用继承语法和适当的模板参数自动注册foo的第一个模板参数(类型)和第二个值(第二个值)之间的双向映射，以便以后可以执行示例中的操作以下。

foo_type value = to_value<bar>; // Should be foo_type::bar
using type = to_type<foo_type::bar>; // Should be bar

我知道我可以为每个“类型-值”对手动编写两个模板专长来执行此操作，但是我想知道如果不使用宏，它是否可以比这少那么乏味。
我已经尝试过的是...

特化模板别名，以减少编写特化代码的数量。在当前的C++版本(17/20)中显然不可能。

特化继承的模板成员类型。

struct foo_base
{
    template<typename T>
    struct to_value
    {};

    template<foo_type E>
    struct to_type
    {};
};

template<typename T, foo_type E>
struct foo : public foo_base
{
    template<>
    struct to_value<T>
    {
        static constexpr auto value = E;
    };

    template<>
    struct to_type<E>
    {
        using type = T;
    };
};

然后将其与我在开始时介绍的内容类似地使用。

foo_type value = foo_base::to_value<bar>::value; // Should be foo_type::bar
using type = foo_base::to_type<foo_type::bar>::type; // Should be bar

但是它失败，并在MSVC上显示以下错误。

我觉得没有明确的手动专业知识可能无法实现，但是C++ 17允许很多令人惊讶的基于模板的黑客攻击，因此在我放弃这个主意之前，请与更多有经验的人确认。

最佳答案

正如@yeputons所说， friend 注入(inject)可以在这里提供帮助。这是一个令人毛骨悚然的功能，我不能说我完全理解它是如何工作的，但是就可以了。

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
struct tag {using type = T;};

template <typename T>
struct type_to_enum_friend_tag
{
    friend constexpr auto adl_type_to_enum(type_to_enum_friend_tag);
};
template <auto E>
struct enum_to_type_friend_tag
{
    friend constexpr auto adl_enum_to_type(enum_to_type_friend_tag);
};

namespace impl
{
    // Would've used `= delete;` here, but GCC doesn't like it.
    void adl_type_to_enum() {}
    void adl_enum_to_type() {}
}

template <typename T>
constexpr auto type_to_enum_helper()
{
    // Make sure our ADL works even if some stray
    // identifier named `adl_type_to_enum` is visible.
    using impl::adl_type_to_enum;
    return adl_type_to_enum(type_to_enum_friend_tag<T>{});
}
template <typename T>
inline constexpr auto type_to_enum = type_to_enum_helper<T>();

template <auto E>
constexpr auto enum_to_type_helper()
{
    // Make sure our ADL works even if some stray
    // identifier named `adl_type_to_enum` is visible.
    using impl::adl_enum_to_type;
    return adl_enum_to_type(enum_to_type_friend_tag<E>{});
}
template <auto E>
using enum_to_type = typename decltype(enum_to_type_helper<E>())::type;


template <typename T, auto E>
struct foo
{
    friend constexpr auto adl_type_to_enum(type_to_enum_friend_tag<T>)
    {
        return E;
    }
    friend constexpr auto adl_enum_to_type(enum_to_type_friend_tag<E>)
    {
        return tag<T>{};
    }
};

enum class foo_type {bar = 42};
struct bar : foo<bar, foo_type::bar>
{
    void say() {std::cout << "I'm bar!\n";}
};

int main()
{
    std::cout << int(type_to_enum<bar>) << '\n'; // 42
    enum_to_type<foo_type::bar>{}.say(); // I'm bar!
}

Run on gcc.godbolt.org

它似乎可以同时在GCC，Clang和MSVC上使用。

我使用的是auto模板参数，因此您可以将不同的类型映射到来自不同枚举的常量，甚至映射到普通整数。将其约束为仅接受单个特定的枚举应该很容易，并且留给读者练习。

当然，对于类型到枚举的映射，您可以简单地将static constexpr成员变量添加到foo。但是对于枚举到类型的映射，我不知道有什么替代 friend 注入(inject)的好方法。

关于c++ - 简洁双向静态1 :1 mapping of values and types，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/62448834/