支持相等比较的类的constexpr ID

constexpr ID for class supporting equality comparison

本文关键字：ID constexpr 比较 支持      更新时间：2023-10-16

我需要为我的C++类创建一个唯一的constexpr ID。进一步的要求是，这些ID应具有相等性（如果它们可以与>和<进行比较，则会更好）

脑海中浮现出一个简单的解决方案：

template <typename T>
struct IDMaker {
    static int i;
    static constexpr void * id = &i;
}

这种方法的问题在于以下内容无法在constexpr上下文中编译：

IDMaker<int>::id == IDMaker<double>::id;

id似乎是constexpr，但它的比较不是。我已经对此进行了一些实验，在constexpr上下文中使用这个id基本上没有什么有用的。（编辑：这是GCC 5.3中的一个错误，根据评论中的dyp，clang对此没有抱怨。这是GCC错误吗？还是clang过于宽容？）

为了提供一点上下文，我需要能够使用constexpr函数进行元编程，这样我就可以在运行时重用相同的逻辑。例如，我希望能够编写一个函数，该函数采用两个类型列表，并返回一个数组，该数组包含第二个列表中与第一个列表中的元素匹配的元素的索引。如果我能获得类的ID，我就可以很容易地将其实现为接收两个类型ID数组的constexpr函数。除了在运行时重用constexpr函数外，我希望这也能加快我的编译时间。

事实上，我有一个解决方案，但它涉及到一些宏观魔术；本质上，我使用宏来反映类和名称空间的名称，因为constexpr const char * name(){return #NewType;}我还可以访问类名称空间的反射类并获取其名称。我最终编写了一个constexpr散列函数：

constexpr size_t hash(const char *str) {
    size_t result{0};
    for(size_t i =0; str[i]!=0; ++i) {
        ...
    }
    return result;
}

有了这个函数，我可以散列一个类的完整名称，并获得一个constexprsize_t，它就工作了。不过，我对这种方法有两个问题：

1） 当我有1000个类时，我的编译时间会有多糟糕？你能推荐一个快速散列函数吗？2） 如何避免哈希冲突，或者至少在冲突发生时得到早期错误？

要在编译时为类生成ID，可以使用指向函数的指针。我把它实现为一个模板元函数，它返回一个指向函数的指针，并把一个类型作为参数：

template<typename T>
void id_gen(){}
using type_id_t = void(*)(void);
template<typename T>
constexpr type_id_t type_id = &id_gen<T>;

由于函数id_gen的每个实例化都有不同的地址，我们可以将其用作唯一标识符！

然后，您可以为您的类制作一些语法糖：

template<typename Crtp>
struct Identified {
    static constexpr type_id_t ID = type_id<Crtp>;
};

现在要识别您的类，您只需要使用继承：

struct A : Identified<A> {};
struct B : Identified<B> {};

此解决方案的优点：

  • 无碰撞
  • 非常快的编译时间
  • 易于在std::map中使用

此解决方案的缺点：

  • ID生成仅在编译时进行
  • 你无法预测这些值
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