Rokiのチラ裏

学生による学習のログ

最近 srook/cxx17/mpl/any_pack に加えた機能

テンプレートパラメータにautoを使える喜びを噛み締めて遊ぶ - Rokiのチラ裏 にて取り上げてから、いくつかの機能を追加したのでその紹介をしてみる。

costable

any_pack によるコンパイル時コサインテーブルの構築。これは、srook/cxx17/mpl/any_pack/math/make_costable.hpp を使うと一発で生成できる。生成されたコサインテーブルは、今の所std::tupleで吐くようにしている。パラメータには x * y のように指定する。8 * 8 のコサインテーブルの生成は以下のようになる。

#include<srook/cxx17/mpl/any_pack/any_pack.hpp>
#include<srook/cxx17/mpl/any_pack/math/make_costable.hpp>
#include<srook/algorithm/for_each.hpp>
#include<iostream>

int main()
{
        constexpr auto t = srook::math::cos_table<8,8>; // コンパイル時にコサインテーブルを生成
        srook::for_each(t,[](const auto& x){std::cout << x << " ";});
        std::cout << std::endl;
}

output:

1 1 1 1 1 1 1 1 0.980785 0.83147 0.55557 0.19509 -0.19509 -0.55557 -0.83147 -0.980785 0.92388 0.382683 -0.382683 -0.92388 -0.92388 -0.382683 0.382683 0.92388 0.83147 -0.19509 -0.980785 -0.55557 0.55557 0.980785 0.19509 -0.83147 0.707107 -0.707107 -0.707107 0.707107 0.707107 -0.707107 -0.707107 0.707107 0.55557 -0.980785 0.19509 0.83147 -0.83147 -0.19509 0.980785 -0.55557 0.382683 -0.92388 0.92388 -0.382683 -0.382683 0.92388 -0.92388 0.382683 0.19509 -0.55557 0.83147 -0.980785 0.980785 -0.83147 0.55557 -0.19509

costant_range

コンパイル時範囲変換。以前のエントリでは動的範囲への変換しか機能を提供していなかったので、コンパイル時に適用できる範囲(例えばタプルとか)への変換も用意した。

constexpr auto t = srook::any_pack<1,2,3>::constant_range<std::tuple>; // コンパイル時にタプルへ変換
static_assert( std::get<0>(t) == 1 and std::get<1>(t) == 2 and std::get<2>(t) == 3 );

また、単に範囲に変換するだけではなく、any_pack が保持している値に何らかの処理をしてから範囲へ変換するといったような操作もできる。無論、この時渡す関数オブジェクトは、constexprでなければならない。

struct Twice{
        explicit constexpr Twice()=default;
        template<class T>
        constexpr T operator()(T&& v)const
        {
                return v * 2;
        }
};

constexpr auto t = srook::any_pack<1,2,3>::constant_range<std::tuple,Twice>; // コンパイル時に any_pack が保持している各値を2倍してタプルに変換
static_assert( std::get<0>(t) == 2 and std::get<1>(t) == 4 and std::get<2>(t) == 6 );

make_any_pack

これは、指定サイズの any_pack の生成を行う。STL コンテナのコンストラクタのような感じでサイズと初期化値を指定する。パックに事前に値が含まれていた場合は、その後ろに値を付与する。

#include<srook/cxx17/mpl/any_pack/any_pack.hpp>
#include<boost/type_index.hpp>
#include<iostream>

int main()
{
        std::cout << boost::typeindex::type_id< srook::any_pack<>::make_any_pack<10,0> >().pretty_name() << std::endl; // 10 個の要素を 0 で初期化
        std::cout << boost::typeindex::type_id< srook::any_pack<1,2,3>::make_any_pack<10,0> >().pretty_name() << std::endl; // 1,2,3 の後ろに 10 個の 0 で初期化
}

output:

srook::mpl::v1::any_pack<0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0>
srook::mpl::v1::any_pack<1, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0>

for_to, for_until, for_cut_to, for_cut_until

any_pack での for。Scala の for 文にインスパイアされて、to と until を採用している。これは機能が比較的多めなので指定できるパラメータ等を明記しておく。

srook::any_pack<>::for_(to | until | cut_to | cut_until)<begin, end, value を持つメタ関数, any_pack で包んだ任意の値, pack で包んだ任意の型, Invokable (constexpr)>

  • begin: ループで扱われる最初の値。Scala でのfor(i <- h until t) ...hに値する(begin は to であろうが until であろうが関係ない)。

  • end: ループで扱われる末尾、もしくは最後の値。for_toであれば Scala でのfor(i <- h to t)...tに値し、for_untilであれば Scala での for(i <- h until t)...tに値する。

  • value を持つメタ関数: valueを持つメタ関数を渡す。このvalueの値が any_pack に適用される。value を持つメタ関数は、以下のようなシグネチャでなければならない。

// 1st parameter std::size_t: begin ~ end 間の値
// 2nd parameter class: 呼び出し元の保持している any_pack
// 3rd parameter class: 呼び出し時に指定する任意の値の any_pack. 未指定の場合空の any_packが渡ってくる
// 4th parameter class: 呼び出し時に指定する any_pack で包んだ任意の型. 未指定の場合空の pack が渡ってくる
template<std::size_t,class,class,class>
struct Application;
  • any_pack で包んだ任意の値: any_pack で包んで任意の値を渡すことができる。渡すと、ループ中にその値を用いることができる。設定しなくても良い。
  • pack で包んだ任意の型: pack で包んで任意の型を渡す事ができる。渡すと、ループ中にその型を用いる事ができる。設定しなくても良い。
  • Invokable (constexpr): ループで扱われる値の増加、減少の幅をカスタマイズできる。constexprでの呼び出しが可能であり、かつconstexpr default constructibleが可能な関数オブジェクト型を指定する。設定しなくても良い。

例として以下に、この機能を用いたコンパイルfizzbuzz を示す。

#include<srook/cxx17/mpl/any_pack/any_pack.hpp>
#include<srook/algorithm/for_each.hpp>
#include<boost/type_index.hpp>
#include<iostream>
#include<tuple>

template<std::size_t,class,class,class> struct applyer;
template<std::size_t i,std::size_t... v>
struct applyer<i,srook::any_pack<v...>,srook::any_pack<>,srook::pack<>>
        : std::integral_constant<
                char,
                (srook::any_pack<v...>::template at<i>() % 15 == 0) ? 'F' :
                (srook::any_pack<v...>::template at<i>() % 5 == 0) ? 'b' :
                (srook::any_pack<v...>::template at<i>() % 3 == 0) ? 'f' : 'V'
        >{};

int main()
{
        using index = srook::any_pack<>::make_index_sequence<50>; // 0 ~ 49 の数列
        constexpr auto fizzbuzz = index::for_until<0,index::size(),applyer>::constant_range<std::tuple>; // fizzbuzz してタプルに変換
        srook::for_each(fizzbuzz,[](const auto& x){std::cout << x << " ";});
        std::cout << std::endl;
}

output:

F V V f V b f V V f b V f V V F V V f V b f V V f b V f V V F V V f V b f V V f b V f V V F V V f V

尚、指定された数値間での数値の増加/減少は、ユーザーが独自にカスタマイズできる。カスタマイズするには、constexpr で実行が可能な関数オブジェクトを渡す。

template<std::size_t i,class,class,class>
struct applyer : std::integral_constant<std::size_t,i>{}; // ループで増加する値をそのまま適用する

struct Increment{
        explicit constexpr Increment() = default;
        constexpr std::size_t operator()(std::size_t v)const noexcept{return v + 2;} // 2ずつ増加
};

using index = srook::any_pack<>::make_any_pack<4,0>;

constexpr auto t = index::for_until<0,4,applyer,srook::any_pack<>,Increment>::constant_range<std::tuple>;
static_assert( std::get<0>(t) == 0 and std::get<1>(t) == 2 and std::get<2>(t) == 0 and std::get<3>(t) == 0 and std::tuple_size<decltype(t)>::value == 4); // 2ずつ増加したため全ての範囲に行き渡らず途中で終わる。

この場合、2ずつ増加する。最後の数値を超えた場合、そこから先は処理されない。処理されなかった部分がいらなければ、for_cut_to、もしくはfor_cut_untilを使う。for_tofor_untilとの違いはここにある。

// applyer, Increment, index ....

 constexpr auto t = index::for_cut_until<0,4,applyer,srook::any_pack<>,srook::pack<>,Increment>::constant_range<std::tuple>;
 static_assert( std::get<0>(t) == 0 and std::get<1>(t) == 2 and std::tuple_size<decltype(t)>::value == 2); // 2ずつ増加したため全ての範囲に行き渡らず途中で終わり、行き渡らない範囲は切り捨てられる。

尚、この数値は増加だけでなく、減少も可能である。単純に、頭 > 最後の関係であれば、数値は減少していく。

constexpr auto t = index::for_until<4,0,applyer,srook::pack<>>::constant_range<std::tuple>; // 4 to 0
static_assert( std::get<0>(t) == 4 and std::get<1>(t) == 3 and std::get<2>(t) == 2 and std::get<3>(t) == 1 );

減少に対しても、増加と同じようにカスタマイズが可能である。

template<std::size_t i,class,class,class>
struct applyer : std::integral_constant<std::size_t,i>{}; // ループで減少する値をそのまま適用する

struct Decrement{
        explicit constexpr Decrement() = default;
        constexpr std::size_t operator()(std::size_t v)const noexcept{return v - 2;} // 2ずつ減少
};

using index = srook::any_pack<>::make_any_pack<4,0>;

constexpr auto t1 = index::for_until<4,0,applyer,srook::any_pack<>,srook::pack<>,Decrement>::constant_range<std::tuple>;
static_assert( std::get<0>(t1) == 4 and std::get<1>(t1) == 2 and std::get<2>(t1) == 0 and std::get<3>(t1) == 0 and std::tuple_size<decltype(t1)>::value == 4); // 2ずつ減少したため全ての範囲に行き渡らず途中で終わる。

constexpr auto t2 = index::for_cut_to<4,0,applyer,srook::any_pack<>,srook::pack<>,Decrement>::constant_range<std::tuple>;
static_assert( std::get<0>(t2) == 4 and std::get<1>(t2) == 2 and std::tuple_size<decltype(t2)>::value == 2); // 2ずつ減少したため全ての範囲に行き渡らず途中で終わり、行き渡らない範囲は切り捨てられる。

また、任意の値を渡すことができる。

template<std::size_t,class,class Value,class>
struct applyer : std::integral_constant<decltype(Value::first),Value::first>{}; // 全ての要素を渡ってきた任意の値にする

using index = srook::any_pack<>::make_any_pack<4,0>;

constexpr auto t = index::for_until<0,index::size(),applyer,srook::any_pack<42>,srook::pack<>>::constant_range<std::tuple>; // 任意の値 42 を渡す
static_assert( std::get<0>(t) == 42 and std::get<1>(t) == 42 and std::get<2>(t) == 42 and std::get<3>(t) == 42);

任意の型を渡す事もできる。

#include<iostream>
#include<srook/cxx17/mpl/any_pack/any_pack.hpp>
#include<srook/algorithm/for_each.hpp>

struct Twicer{
        explicit constexpr Twicer() = default;
        template<class T>
        constexpr T operator()(T v)
        {
                return v * 2;
        }
};

template<std::size_t,class,class,class> struct applyer;
template<std::size_t i,auto... v,class... Ts>
struct applyer<i,srook::any_pack<v...>,srook::any_pack<>,srook::pack<Ts...>>
        : std::integral_constant<decltype(i),srook::First_t<srook::pack<Ts...>>()(i)>{};

int main()
{
        constexpr auto t = srook::any_pack<>::for_until<0,4,applyer,srook::any_pack<>,srook::pack<Twicer>>::constant_range<std::tuple>;
        srook::for_each(t,[](const auto& x){std::cout << x << " ";});
        std::cout << std::endl;
}

output:

0 2 4 6

for_type_to, for_type_until, for_type_cut_to, for_type_cut_until

これは、上記の for と殆ど変わらないが、適用する値が value ではなく type 、つまり型をどんどん連結した any_pack を構築する for となっている。よって、適用するメタ関数には type という型が定義されていなければならない。

output:

f i z z b u z z 1 2 f i z z 4 b u z z f i z z 7 8 f i z z b u z z 11 f i z z 13 14 f i z z b u z z 16 17 f i z z 19 b u z z f i z z 22 23 f i z z b u z z 26 f i z z 28 29 f i z z b u z z 31 32 f i z z 34 b u z z f i z z 37 38 f i z z b u z z 41 f i z z 43 44 f i z z b u z z 46 47 f i z z 49