查找最多可以计数到 N 的最小整数类型

你可以尝试这样的事情。 UpToN 类型在这里是一个模板参数，但您可以将其更改为 size_t。 我这样做是因为无符号的长长可能大于size_t。 为简单起见，此版本仅生成无符号类型。

此元程序遍历列表无符号整数类型，将upto_n转换为候选类型(Try_t(，然后返回到upto_n的类型(Max_t(，并检查其与原始upto_n是否相等。

如果强制转换保持这种相等性，并且Try_t的大小小于或等于Best_t的大小，则迭代将继续Try_t替换Best_t。

无符号字符专用化通过候选类型终止迭代。

#include <iostream>
template <typename T> struct next_t {};
template <> struct next_t<unsigned long long> { typedef unsigned long type; };
template <> struct next_t<unsigned long>      { typedef unsigned int type; };
template <> struct next_t<unsigned int>       { typedef unsigned short type; };
template <> struct next_t<unsigned short>     { typedef unsigned char type; };
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t=Max_t, typename Try_t=unsigned long long, bool try_is_better = (sizeof(Try_t) <= sizeof(Best_t) && upto_n == Max_t(Try_t(upto_n)))>
struct tight_int {
    typedef typename tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, typename next_t<Try_t>::type>::type type; 
};
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t, typename Try_t>
struct tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, Try_t, true>  {
    typedef typename tight_int<Max_t, upto_n, Try_t, typename next_t<Try_t>::type>::type type; 
};
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t>
struct tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, unsigned char, true>  {
    typedef unsigned char type; 
};
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t>
struct tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, unsigned char, false> {
    typedef Best_t type; 
};
int main() {
    typedef tight_int<size_t, 255>::type tight_255_t;
    typedef tight_int<size_t, 256>::type tight_256_t;
    typedef tight_int<size_t, 65535>::type tight_65535_t;
    typedef tight_int<size_t, 65536>::type tight_65536_t;
    std::cout << "255   : " << sizeof(tight_255_t) << std::endl;
    std::cout << "256   : " << sizeof(tight_256_t) << std::endl;
    std::cout << "65535 : " << sizeof(tight_65535_t) << std::endl;
    std::cout << "65536 : " << sizeof(tight_65536_t) << std::endl;
}

此代码使用帮助程序类next_t来减少tight_int的专用计数。 但是tight_int仍然有 4 个专业(如果我们计算默认定义(。

我们可以通过引入一个辅助类将专用化计数减少一半，该辅助类可以根据 bool 参数 try_is_better 在Try_t和Best_t之间进行选择。 结果将传递到下一个迭代的Best_t。 此更改将给我们留下最少的专用化计数：默认定义(处理所有非专用类型(和迭代终止专用化处理无符号字符。 不幸的是，这种优化会影响可读性，并且往往会掩盖元程序的底层机制。

对于下面的版本，新的帮助程序类type_sel替换了tight_int的专用化，try_is_better真和假。 您可能会注意到模板参数列表语法真的开始失控了：

template <typename T> struct next_t {};
template <> struct next_t<unsigned long long> { typedef unsigned long type; };
template <> struct next_t<unsigned long>      { typedef unsigned int type; };
template <> struct next_t<unsigned int>       { typedef unsigned short type; };
template <> struct next_t<unsigned short>     { typedef unsigned char type; };
// helper class type_sel which selects one of two types based on a static bool
template <bool, typename True_t, typename False_t>
struct type_sel                         { typedef True_t  type; };
template <typename True_t, typename False_t>
struct type_sel<false, True_t, False_t> { typedef False_t type; };
// default definition of tight_int, handling all Try_t except unsigned char
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t = Max_t,
    typename Try_t = unsigned long long,
    bool try_is_better=(sizeof(Try_t)<=sizeof(Best_t) && upto_n==Max_t(Try_t(upto_n)))>
struct tight_int {
    typedef typename tight_int<Max_t, upto_n,
        typename type_sel<try_is_better, Try_t, Best_t>::type,
        typename next_t<Try_t>::type>::type type; 
};
// unsigned char specialization of tight_int terminates iteration through types
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t, bool try_is_better>
struct tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, unsigned char, try_is_better>  {
    typedef typename type_sel<try_is_better, unsigned char, Best_t>::type type;
};

我仍然不喜欢的一件事是类型列表的蹩脚实现方式(如next_t(。 我不喜欢每个类型需要指定两次的方式：作为专用模板参数和 next_type：：type。 相反，我们可以使用一个嵌套自身的类来形成类型列表。下面，Try_t替换为Trylist_t。 新的帮助程序类 tpair 将自身嵌套在模板类型参数中，以形成迭代的类型列表。 现在可以使用一行定义类型列表，如下所示：

tpair<unsigned long long, tpair<unsigned long, tpair<unsigned int, ... > >

并且此类型列表类可以在其他地方用于构建其他类型的列表。(请记住，我们的规范受 C++03 约束，因此可变参数模板参数列表不可用。

所以这是下一个版本，带有 tpair 类型列表。 我没有为模板参数列表中的换行符而烦恼，因为无论如何现在它都是不可读的：

template <typename My_t, typename Next_t=void>
struct tpair { typedef My_t type; typedef Next_t next_tpair; } ;
template <bool, typename True_t, typename False_t>
struct type_sel                         { typedef True_t  type; };
template <typename True_t, typename False_t>
struct type_sel<false, True_t, False_t> { typedef False_t type; };
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t = Max_t, typename Trylist_t = tpair<unsigned long long, tpair<unsigned long, tpair<unsigned int, tpair<unsigned short, tpair<unsigned char> > > > >, bool try_is_better=(sizeof(Trylist_t::type)<=sizeof(Best_t) && upto_n==Max_t((typename Trylist_t::type) upto_n))>
struct tight_int {
    typedef typename tight_int<Max_t, upto_n, typename type_sel<try_is_better, typename Trylist_t::type, Best_t>::type, typename Trylist_t::next_tpair>::type type; 
};
template <typename Max_t, Max_t upto_n, typename Best_t, bool try_is_better>
struct tight_int<Max_t, upto_n, Best_t, typename tpair<unsigned char>, try_is_better>  {
    typedef typename type_sel<try_is_better, unsigned char, Best_t>::type type;
};

好吧，这不是一个完整的答案，我仍然发布它是为了：

• 帮助未来的 Google 员工了解 Boost 如何适用于此功能。
• 也许给他们一个替代克里斯托弗·奥克尔斯的方式。

这是我从提升技术派生的代码：

namespace detail
{
    template< int Category > struct UintLeastHelper {}; // default is empty
    //  specializatons: 1=u64, 2=u32, 3=u16, 4=u8,
    //  no specializations for 0 and 5: requests are errors
    template<> struct UintLeastHelper<1> { typedef u64 Least; };
    template<> struct UintLeastHelper<2> { typedef u32 Least; };
    template<> struct UintLeastHelper<3> { typedef u16 Least; };
    template<> struct UintLeastHelper<4> { typedef u8  Least; };
}
//! finds the type that is the smallest that can bear numbers up-to-and-containing MaxValue.
template< u64 MaxValue >
struct TightestUInt_T
{
    typedef typename detail::UintLeastHelper
    < 
        1 + // (MaxValue <= IntegerTraits<u64>::ConstMax_T::value) <- this is always true of course.
        (MaxValue <= IntegerTraits<u32>::ConstMax_T::value) +
        (MaxValue <= IntegerTraits<u16>::ConstMax_T::value) +
        (MaxValue <= IntegerTraits<u8>::ConstMax_T::value)
    >::Least  Value_T;
};

这通过了问题的static_assert测试OK。

如您所见，这很有趣，因为它使用从转换为 int(0 或 1(的比较结果中的一系列添加来确定类别。
您还会看到它取决于一些较低级别的实用程序，ConstMax_T 。这是在常量表达式中工作的numeric_limits的替代品。Boost有自己的系统，我也复制了。

基本上它的结局是这样的：

template <class T>
class IntegerTraits
{
public:
    typename typedef TIsIntegral<T>::ValueType_t IsIntegral_T;
};
namespace detail
{
    template <class T, T MinVal, T MaxVal>
    class IntegerTraitsBase
    {
    public:
        typedef TIntegralConstant<bool, true>::ValueType_t IsIntegral_T;
        typedef TIntegralConstant<T, MinVal> ConstMin_T;
        typedef TIntegralConstant<T, MaxVal> ConstMax_T;
    };
}
template<>
class IntegerTraits<char>
    : public detail::IntegerTraitsBase<char, CHAR_MIN, CHAR_MAX>
{ };
template<>
class IntegerTraits<signed char>
    : public detail::IntegerTraitsBase<signed char, SCHAR_MIN, SCHAR_MAX>
{ };
// etc. for next types

你看到它最终再次使用一个甚至更低级别的实用程序TIntegralConstant这真的很容易做到。所以这个答案比克里斯托弗的答案使用的代码要多得多，而且不能轻易地粘贴到ideone中。但我仍然发布它以展示我最终是如何做到的。原因是它通过解开基本函数来帮助扩展我自己的元库。

享受