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El título es algo complicado de entender, así que haré un resumen mediante código. Supongamos que tenemos una plantilla que envuelve un arreglo:

template <typename T, std::size_t TAMANYO>
struct arreglo
{
    using value_type = T;
    using arreglo_type = arreglo;

    static constexpr auto tamanyo = TAMANYO;
    T datos[tamanyo]{};
};

Me gustaría añadir una función a la plantilla arreglo, esta función debe devolver un sub-conjunto de los datos de arreglo::datos, más o menos como sucede con std::string_view de C++17, la función debería saber desde dónde contar el sub-conjunto y cuántos elementos debería tener el sub-conjunto, así que he pensado en una función así:

template <typename T, std::size_t TAMANYO>
struct arreglo
{
    using value_type = T;
    using arreglo_type = arreglo;

    static constexpr auto tamanyo = TAMANYO;
    T datos[tamanyo]{};

    template <std::size_t INICIO, std::size_t SUB_TAMANYO>
    ???? sub() { ... }
};

Escojo la aproximación de plantilla para que el sub-conjunto sea calculado en tiempo de compilación, así que el resultado ???? debería ser un objeto que contenga SUB_TAMANYO punteros a los datos de arreglo::datos:

template <typename T, std::size_t TAMANYO>
struct arreglo
{
    using value_type = T;
    using arreglo_type = arreglo;

    static constexpr auto tamanyo = TAMANYO;
    T datos[tamanyo]{};

    template <std::size_t INICIO, std::size_t SUB_TAMANYO>
    struct sub_arreglo
    {
        using value_type = arreglo_type::value_type *;

        static constexpr auto inicio      = INICIO;
        static constexpr auto sub_tamanyo = SUB_TAMANYO;

        value_type datos[sub_tamanyo]{};
    };

    template <std::size_t INICIO, std::size_t SUB_TAMANYO>
    sub_arreglo<INICIO, SUB_TAMANYO> sub() { ... }
};

Y ahí está el problema: ¿Qué debe ponerse dentro de la función arreglo::sub? Estoy casi seguro que debería existir una solución con std::integer_sequence pero no tengo experiencia con esa utilidad así que no se cómo enfocarlo. He probado con éxito asumir ambos parámetros de la plantilla arreglo::sub como 2:

template <std::size_t INICIO, std::size_t SUB_TAMANYO>
sub_arreglo<INICIO, SUB_TAMANYO> sub() { return { &datos[INICIO], &datos[INICIO + 1u] }; }

Lo que permite el siguiente uso:

arreglo<int, 9> a{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

// x es el sub-conjunto [3, 4]
auto x = a.sub<2, 2>();

std::cout << *x.datos[0] << '\n'; // esto muestra 3

Así que podemos ver que conceptualmente el cuerpo de arreglo::sub debería ser:

return { &datos[INICIO + 0], &datos[INICIO + 1], ... &datos[INICIO + n] };

¿Cómo podría conseguirse ese efecto con plantillas?

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  • Dado que los valores del arreglo no son conocidos en tiempo de compilación no es posible generar el subconjunto en tiempo de compilación. Sí que se podría tirar de templates para no tener que escribir el bucle que copiaría el rango, pero no tengo claro que compense. Por otro lado el subrango debería indicar también el tipo de datos
    – eferion
    Commented el 30 nov. 2016 a las 20:43
  • Y si no es eso hay algo que no estoy entendiendo del todo bien.
    – eferion
    Commented el 30 nov. 2016 a las 20:49

1 respuesta 1

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template <typename T, std::size_t TAMANYO>
struct arreglo
{
    using value_type = T; // (1)
    using arreglo_type = arreglo;

    template <std::size_t INICIO, std::size_t SUB_TAMANYO>
    struct sub_arreglo;
    {
        using value_type = arreglo_type::value_type *; // (2)

        static constexpr auto inicio      = INICIO;
        static constexpr auto sub_tamanyo = SUB_TAMANYO;

        value_type datos[sub_tamanyo]{}; // (3)
    };
};

El diseño que estás proponiendo te obligaría a usar sub_arreglo de la siguiente forma:

struct arreglo<int,10>::sub_arreglo<2,3> x = a.sub<2,2>();

Tener las dos estructuras anidadas te puede complicar determinadas operaciones con la clase sub_arreglo. Así, puede no ser trivial hacer una comparación entre dos subconjuntos si el arreglo inicial tiene diferente tamaño:

arreglo<int,10> a;
arreglo<int,20> b;

arreglo<int,10>::sub_arreglo<2,2> x = a.sub<2,2>();
arreglo<int,20>::sub_arreglo<2,2> y = b.sub<2,2>();

if( x == y ) // x e y son de tipos distintos
  // ... 

Lo recomendable en este caso es que sub_arreglo sea una clase independiente de arreglo, de tal forma que:

arreglo<int,10> a;
arreglo<int,20> b;

sub_arreglo<int,2,2> x = a.sub<2,2>();
sub_arreglo<int,2,2> y = b.sub<2,2>();

if( x == y ) // x e y son del mismo tipo
  // ... 

Lo que sucede ahora es que sub_arreglo necesita conocer de forma explícita el tipo de datos a los que va a apuntar:

template <class T, std::size_t INICIO, std::size_t TAMANYO>
struct sub_arreglo
{
  // ...
};

El problema que nos podemos encontrar entonces es que si dos sub_arreglo tienen inicios diferentes entonces sus tipos van a ser distintos aunque el tamaño sea el mismo:

arreglo<int,10> a;
arreglo<int,20> b;

sub_arreglo<int,2,2> x = a.sub<2,2>();
sub_arreglo<int,4,2> y = b.sub<4,2>();

if( x == y ) // x e y son de tipos distintos
  // ... 

Esto da a entender que la posición de inicio no debería formar parte de sub_arreglo:

template <class T, std::size_t TAMANYO>
struct sub_arreglo
{
  // ...
};

Comentas que te gustaría que el resultado estuviese calculado en tiempo de compilación. Bien, esto no es posible porque los valores de arreglo no son conocidos en tiempo de compilación. Ahí no estás manipulando tipos sino valores editables por el usuario, luego el precálculo en tiempo de compilación no es posible.

Una posible solución sería entonces:

template <class T, std::size_t TAMANYO>
struct sub_arreglo
{
  using value_type = T*;

  static constexpr auto tamanyo     = TAMANYO;

  value_type datos[TAMANYO];

  template<class Iterator>
  sub_arreglo(Iterator begin, Iterator end)
  {
    for( auto i = 0; begin!=end; ++begin, ++i)
    {
      datos[i] = &(*begin);
    }
  }
};

template <typename T, std::size_t TAMANYO>
struct arreglo
{
  T datos[TAMANYO];

  static constexpr auto tamanyo = TAMANYO;

  template<size_t INICIO, size_t SUB_TAMANYO>
  sub_arreglo<T,SUB_TAMANYO> sub()
  {
    auto it = std::next(std::begin(datos),INICIO);
    auto itEnd = std::next(it,SUB_TAMANYO);

    return sub_arreglo<T,SUB_TAMANYO>(it,itEnd);
  }
};


int main() {
  arreglo<int,10> a;

  for( auto i=0u; i<a.tamanyo; i++)
    a.datos[i] = i;

  auto x = a.sub<2,2>();

  for( auto i=0u; i<x.tamanyo; i++)
    std::cout << *x.datos[i] << '\n';
}

Para crear rangos en tiempo de compilación puedes aprovecharte de los variadic templates. Te pongo un ejemplo para sacar rangos de números:

template<class T, size_t... Args> struct Array {
    static const T data[sizeof...(Args)];
};

template<class T, size_t... Args>
const T Array<T,Args...>::data[sizeof...(Args)] = { static_cast<T>(Args)... };

template<size_t Contador, class T, size_t Actual, size_t... Args>
struct GeneradorArrayImpl {
    using result = typename GeneradorArrayImpl<Contador-1, T, Actual+1, Args..., Actual>::result;
};

template<class T, size_t Actual, size_t... Args>
struct GeneradorArrayImpl<0, T, Actual, Args...> {
    using result = Array<T, Args...>;
};

template<class T, size_t Inicio, size_t Total>
struct GeneradorArray {
    using type = typename GeneradorArrayImpl<Total,T,Inicio>::result;
};

int main() {
  const size_t inicio = 2;
  const size_t total = 8;
  using array = GeneradorArray<int,inicio,total>::type;

  for (size_t i=0; i<total; ++i)
      std::cout << array::data[i] << '\n';
}

¿Cómo funciona el ejemplo anterior? De la siguiente forma:

GeneradorArray<int,inicio,total> se convierte en GeneradorArray<int,2,8>. GeneradorArray<int,2,8>::type se calcula a partir de GeneradorArrayImpl<8,int,2>::result. Esta llamada genera la siguiente secuencia recursiva:

  • GeneradorArrayImpl<8,int,2>::result = GeneradorArrayImpl<7,int,3,2>::result. Para siguientes pasos omito la igualdad por legibilidad
  • GeneradorArrayImpl<7,int,3,2>
  • GeneradorArrayImpl<6,int,4,2,3>
  • GeneradorArrayImpl<5,int,5,2,3,4>
  • GeneradorArrayImpl<4,int,6,2,3,4,5>
  • GeneradorArrayImpl<3,int,7,2,3,4,5,6>
  • GeneradorArrayImpl<2,int,8,2,3,4,5,6,7>
  • GeneradorArrayImpl<1,int,9,2,3,4,5,6,7,9>
  • GeneradorArrayImpl<0,int,10,2,3,4,5,6,7,8,9>.

El último template de la secuencia anterior se corresponde con la especialización GeneradorArrayImpl<0,T,Actual,Args...>, que en nuestro caso será GeneradorArrayImpl<0,int,10,2,3,4,5,6,7,8,9>. El result de este template se calcula llamando a Array<T,Args...>, es decir:

GeneradorArrayImpl<0,int,10,2,3,4,5,6,7,8,9>::result = Array<int,2,3,4,5,6,7,8,9>

Así pues, retrociendo en la secuencia recursiva de GeneradorArrayImpl, tenemos lo siguiente:

GeneradorArrayImpl<8,int,2,2>::result = Array<int,2,3,4,5,6,7,8,9>;

Array<> dispone de un miembro data que es un array de tamaño sizeof...(Args), sizeof... devuelve el número de elementos en la lista de expansión. La llamada real al template es, en este caso, Array<int,2,3,4,5,6,7,8,9>, lo que implica que la lista de expansión tiene 8 elementos. El arreglo tendrá tamaño 8.

Cuando instanciamos este tipo:

using array = GeneradorArray<int,inicio,total>::type; // Creamos un alias por comodidad

for (size_t i=0; i<total; ++i)
  std::cout << array::data[i] << '\n'; // <<--- AQUI se instancia

se llama a la inicialización del miembro estático data:

template<class T, size_t... Args>
const T Array<T,Args...>::data[sizeof...(Args)] = { static_cast<T>(Args)... };

Que si lo especializamos queda así:

template<int,2,3,4,5,6,7,8,9>
const int Array<int,2,3,4,5,6,7,8,9>::data[8] = { static_cast<int>(Args)... };

Lo que sucede aquí es lo siguiente:

El código:

{ static_cast<int>(Args)... };

Se expandirá de la siguiente forma:

{ static_cast<int>(2), static_cast<int>(3), ..., static_cast<int>(9) };

Es decir, está creando una lista de inicialización con el rango de valores deseado y se lo asigna al array data.

Al final del proceso es como si hubiésemos hecho lo siguiente:

struct A
{
  static const int data[8];
};

const int data[8] = { 2,3,4,5,6,7,8,9 };

int main() {
  const size_t inicio = 2;
  const size_t total = 8;

  for (size_t i=0; i<total; ++i)
      std::cout << A::data[i] << '\n';
}
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  • Como norma general, en C++ no es legal que el tipo de retorno dependa directamente de los tipos del template. Hasta donde yo se es legalísimo, ¿en qué parte del estándar indica que no lo es? Y si no lo es ¿Por qué compila? Commented el 30 nov. 2016 a las 16:25
  • Espera, que especifico un poco más
    – eferion
    Commented el 30 nov. 2016 a las 16:27
  • Ya está editada la pregutna
    – eferion
    Commented el 30 nov. 2016 a las 16:31
  • Está editada, mas no responde a nada de lo que he preguntado O_o, de hecho lo que me respondes ya lo sabía :P Commented el 30 nov. 2016 a las 16:32
  • Estoy trabajando en esa parte. De primeras te he solucionado un error que ni tan siquiera sabias que tenías ;)
    – eferion
    Commented el 30 nov. 2016 a las 16:33

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