C++ C++/C++;11使用初始值设定项列表初始化静态数组/向量对象的有效方法,并支持基于范围的

C++ C++/C++;11使用初始值设定项列表初始化静态数组/向量对象的有效方法,并支持基于范围的,c++,c++11,for-loop,static,C++,C++11,For Loop,Static,假设您想要有一个与类关联的预定义值/对象(常量或非常量)的静态数组。可能的选择是使用std:vector、std::array或C样式数组(即.[]),或。比如说, 在水电站: class MyClass { public: static const std::vector<MyClass> vec_pre; // No efficient way to construct with initializer list, since it always uses Copy Co

假设您想要有一个与类关联的预定义值/对象(常量或非常量)的静态数组。可能的选择是使用
std:vector
std::array
C样式数组(即.[])
,或。比如说,

在水电站:

class MyClass {
public:
    static const std::vector<MyClass> vec_pre; // No efficient way to construct with initializer list, since it always uses Copy Contructor, even when using std::move
    static const std::array<MyClass, 2> arr_pre; // Have to specify size which is inconvenient
    static const MyClass carr_pre[]; // Not compatible with C++11 for-range since size is undefined
};
这就剩下最后一个选项了——好的旧C样式数组[],它的优点是我不必指定大小,而且效率很高,因为它不会为每个对象调用复制构造函数。缺点是它不是真正的现代C++,最大的缺点是如果你不指定.Hpp报头中数组的大小,那么C++的11范围不适用于编译器抱怨

无法将不完整类型“const MyClass[]”用作范围

您可以通过在标头中指定数组的大小来克服此错误(但这很不方便,并且产生难以维护的代码,因为每次从初始值设定项列表中添加/删除项时都需要调整大小),或者使用
constexpr
并在.hpp头中完全声明数组和值

constexpr static MyArray my_array[] = { MyClass{1,2,3}, MyClass{4,5,6} };

注意:constexpr“变通”仅适用于POD,因此在这种情况下不能用于类对象。上述示例将导致编译时错误
不完整类型“MyClass”的无效使用

<>我试图在可能的情况下编写最佳实践C++(例如使用),因此想知道为类定义静态数组的最好方法是什么?

  • 无需指定大小
  • 不需要复制构造(或移动构造,如果可能)
  • 可用于C++的范围< /LI>
  • 不需要在头文件中指定
  • 应编译/使用Clang/LLVM 3.5、Visual Studio 2013更新4 RC和GCC 4.8.1
编辑1:

EDIT2:,它还创建/使用make_array(),并提到make_array()将成为标准。原始SO链接由@Neil Kirk评论提供

EDIT3:
vector
方法的另一个问题(至少在本例中)是不能使用
const T
T
对项目进行迭代。它只允许使用
常量T&
(当它是
静态常量时)和
常量T&
/
T&
(当它是
静态时)进行迭代。这种限制的原因是什么

对解决方案的描述性回答 YAKK的出现似乎是唯一的解决方案,并且也适用于Visual C++ 2013更新4 RC。
使用最新的C++11/14标准很难实现这样一个小问题,这让我感到震惊。

数据不必存储在类中。事实上,将数据存储在类的
静态
成员中正在泄漏实现细节

您需要公开的只是数据可用,并且该数据对于类类型是全局的。这并不涉及公开存储详细信息:只需公开存储访问详细信息

特别是,您希望公开(:)
在数据上循环的能力,并以C++11风格对其进行操作。因此,请确切地揭露这一点

将数据存储在C样式数组中类的
.cpp
文件中的匿名命名空间中(或者
std::array
,我不在乎)

在类中公开以下内容:

namespace details {
  template<
    class R,
    class iterator_traits,
    class iterator_category,
    bool is_random_access=std::is_base_of<
        std::random_access_iterator_tag,
        iterator_category
    >::value
  >
  struct random_access_support {};
  template<class R, class iterator_traits, class iterator_category>
  struct random_access_support<R, iterator_traits, iterator_category, true> {
    R const* self() const { return static_cast<R const*>(this); }
    template<class S>
    typename iterator_traits::reference operator[](S&&s) const {
      return self()->begin()[std::forward<S>(s)];
    }
    std::size_t size() const { return self()->end()-self()->begin(); }
  };
}

template<class It>
struct range:details::random_access_support<
  range<It>,
  std::iterator_traits<It>,
  typename std::iterator_traits<It>::iterator_category
> {
  using value_type = typename std::iterator_traits<It>::value_type;
  using reference = typename std::iterator_traits<It>::reference;
  using iterator = It;
  using iterator_category = typename std::iterator_traits<It>::iterator_category;
  using pointer = typename std::iterator_traits<It>::pointer;

  It begin() const { return b; }
  It end() const { return e; }

  bool empty() const { return b==e; }
  reference front() const { return *b; }
  reference back() const { return *std::prev(e); }

  range( It s, It f ):b(s),e(f) {}

  range()=default;
  range(range const&)=default;
  range& operator=(range const&)=default;
private:
  It b; It e;
};

namespace details {
  template<class T>
  struct array_view_helper:range<T*> {
    using non_const_T = typename std::remove_const<T>::type;
    T* data() const { return this->begin(); }

    array_view_helper( array_view_helper const& ) = default;
    array_view_helper():range<T*>(nullptr, nullptr){}
    array_view_helper& operator=(array_view_helper const&)=default;

    template<class A>
    explicit operator std::vector<non_const_T, A>() const {
      return { this->begin(), this->end() };
    }
    std::vector<non_const_T> as_vector() const {
      return std::vector<non_const_T>(*this);
    }

    template<std::size_t N>
    array_view_helper( T(&arr)[N] ):range<T*>(arr+0, arr+N) {}
    template<std::size_t N>
    array_view_helper( std::array<T,N>&arr ):range<T*>(arr.data(), arr.data()+N) {}
    template<class A>
    array_view_helper( std::vector<T,A>&vec ):range<T*>(vec.data(), vec.data()+vec.size()) {}
    array_view_helper( T*s, T*f ):range<T*>(s,f) {}
  };
}
// non-const
template<class T>
struct array_view:details::array_view_helper<T> {
  using base = details::array_view_helper<T>;

  // using base::base in C++11 compliant compilers:
  template<std::size_t N>
  array_view( T(&arr)[N] ):base(arr) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T,N>&arr ):base(arr) {}
  template<class A>
  array_view( std::vector<T,A>&vec ):base(vec) {}
  array_view( T*s, T*f ):base(s,f) {}

  // special methods:
  array_view( array_view const& ) = default;
  array_view() = default;
  array_view& operator=(array_view const&)=default;
};
template<class T>
struct array_view<T const>:details::array_view_helper<const T> {
  using base = details::array_view_helper<const T>;

  // using base::base in C++11 compliant compilers:
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T const,N>&arr ):base(arr) {}
  array_view( T const*s, T const*f ):base(s,f) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( T const(&arr)[N] ):base(arr) {}

  // special methods:
  array_view( array_view const& ) = default;
  array_view() = default;
  array_view& operator=(array_view const&)=default;

  // const T only constructors:
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T,N> const&arr ):base(arr.data(), arr.data()+N) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T const,N> const&arr ):base(arr.data(), arr.data()+N) {}
  template<class A>
  array_view( std::vector<T,A> const&vec ):base(vec.data(), vec.data()+vec.size()) {}
  array_view( std::initializer_list<T> il):base(il.begin(), il.end()) {}
};
名称空间详细信息{
模板<
R类,
类迭代器,
类迭代器_类,
bool is_random_access=std::is_base_of<
std::随机访问迭代器标记,
迭代器类
>::价值
>
结构随机访问支持{};
模板
结构随机访问支持{
R const*self()const{return static_cast(this);}
模板
类型名迭代器特征::引用运算符[](S&&S)常量{
返回self()->begin()[std::forward(s)];
}
std::size_t size()const{return self()->end()-self()->begin();}
};
}
模板
结构范围:详细信息::随机访问\u支持<
范围
迭代器特征,
类型名称std::迭代器特征::迭代器类别
> {
使用value\u type=typename std::iterator\u traits::value\u type;
使用reference=typename std::iterator\u traits::reference;
使用迭代器=It;
使用iterator_category=typename std::iterator_traits::iterator_category;
使用pointer=typename std::iterator\u traits::pointer;
它的begin()常量{return b;}
It end()常量{return e;}
bool empty()常量{返回b==e;}
reference front()常量{return*b;}
reference back()常量{return*std::prev(e);}
范围(It s,It f):b(s),e(f){}
range()=默认值;
范围(范围常数&)=默认值;
范围和运算符=(范围常数&)=默认值;
私人:
它是b;它是e;
};
命名空间详细信息{
模板
结构数组\视图\辅助对象:范围{
使用non_const_T=typename std::remove_const::type;
T*data()常量{返回此->开始();}
数组\视图\辅助对象(数组\视图\辅助对象常量&)=默认值;
数组\视图\辅助对象():范围(nullptr,nullptr){
数组\视图\辅助对象和运算符=(数组\视图\辅助对象常量&)=默认值;
模板
显式运算符std::vector()常量{
返回{this->begin(),this->end()};
}
std::vector as_vector()常量{
返回std::vector(*this);
}
模板
数组\u视图\u辅助对象(T(&arr)[N]):范围(arr+0,arr+N){
模板
array\u view\u helper(std::array&arr):范围(arr.data(),arr.data()+N){
模板
数组\视图\辅助对象(std::vector&vec):范围(vec.data(),vec.data()+vec.size()){
数组视图辅助对象(T*s,T*f):范围(s,f){}
};
}
//非常量
模板
结构数组\视图:详细信息::数组\视图\辅助对象{
使用base=details::array\u view\u helper;
//在符合C++11的编译器中使用base::base:
模板
数组视图(T(&arr)[N]):基(arr){
模板
阵列视图(std::arr)
constexpr static MyArray my_array[] = { MyClass{1,2,3}, MyClass{4,5,6} };
namespace details {
  template<
    class R,
    class iterator_traits,
    class iterator_category,
    bool is_random_access=std::is_base_of<
        std::random_access_iterator_tag,
        iterator_category
    >::value
  >
  struct random_access_support {};
  template<class R, class iterator_traits, class iterator_category>
  struct random_access_support<R, iterator_traits, iterator_category, true> {
    R const* self() const { return static_cast<R const*>(this); }
    template<class S>
    typename iterator_traits::reference operator[](S&&s) const {
      return self()->begin()[std::forward<S>(s)];
    }
    std::size_t size() const { return self()->end()-self()->begin(); }
  };
}

template<class It>
struct range:details::random_access_support<
  range<It>,
  std::iterator_traits<It>,
  typename std::iterator_traits<It>::iterator_category
> {
  using value_type = typename std::iterator_traits<It>::value_type;
  using reference = typename std::iterator_traits<It>::reference;
  using iterator = It;
  using iterator_category = typename std::iterator_traits<It>::iterator_category;
  using pointer = typename std::iterator_traits<It>::pointer;

  It begin() const { return b; }
  It end() const { return e; }

  bool empty() const { return b==e; }
  reference front() const { return *b; }
  reference back() const { return *std::prev(e); }

  range( It s, It f ):b(s),e(f) {}

  range()=default;
  range(range const&)=default;
  range& operator=(range const&)=default;
private:
  It b; It e;
};

namespace details {
  template<class T>
  struct array_view_helper:range<T*> {
    using non_const_T = typename std::remove_const<T>::type;
    T* data() const { return this->begin(); }

    array_view_helper( array_view_helper const& ) = default;
    array_view_helper():range<T*>(nullptr, nullptr){}
    array_view_helper& operator=(array_view_helper const&)=default;

    template<class A>
    explicit operator std::vector<non_const_T, A>() const {
      return { this->begin(), this->end() };
    }
    std::vector<non_const_T> as_vector() const {
      return std::vector<non_const_T>(*this);
    }

    template<std::size_t N>
    array_view_helper( T(&arr)[N] ):range<T*>(arr+0, arr+N) {}
    template<std::size_t N>
    array_view_helper( std::array<T,N>&arr ):range<T*>(arr.data(), arr.data()+N) {}
    template<class A>
    array_view_helper( std::vector<T,A>&vec ):range<T*>(vec.data(), vec.data()+vec.size()) {}
    array_view_helper( T*s, T*f ):range<T*>(s,f) {}
  };
}
// non-const
template<class T>
struct array_view:details::array_view_helper<T> {
  using base = details::array_view_helper<T>;

  // using base::base in C++11 compliant compilers:
  template<std::size_t N>
  array_view( T(&arr)[N] ):base(arr) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T,N>&arr ):base(arr) {}
  template<class A>
  array_view( std::vector<T,A>&vec ):base(vec) {}
  array_view( T*s, T*f ):base(s,f) {}

  // special methods:
  array_view( array_view const& ) = default;
  array_view() = default;
  array_view& operator=(array_view const&)=default;
};
template<class T>
struct array_view<T const>:details::array_view_helper<const T> {
  using base = details::array_view_helper<const T>;

  // using base::base in C++11 compliant compilers:
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T const,N>&arr ):base(arr) {}
  array_view( T const*s, T const*f ):base(s,f) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( T const(&arr)[N] ):base(arr) {}

  // special methods:
  array_view( array_view const& ) = default;
  array_view() = default;
  array_view& operator=(array_view const&)=default;

  // const T only constructors:
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T,N> const&arr ):base(arr.data(), arr.data()+N) {}
  template<std::size_t N>
  array_view( std::array<T const,N> const&arr ):base(arr.data(), arr.data()+N) {}
  template<class A>
  array_view( std::vector<T,A> const&vec ):base(vec.data(), vec.data()+vec.size()) {}
  array_view( std::initializer_list<T> il):base(il.begin(), il.end()) {}
};
namespace{
    MyClass A{1, 2, 3}, B{1, 2, 3}, C{1, 2, 3};
}
const std::vector<MyClass*> MyClass::vec_pre{&A, &B, &C};
namespace{
    MyClass temp[]{MyClass{1, 2, 3}, MyClass{1, 2, 3}, MyClass{1, 2, 3}};
    const MyClass* pTemp[]{&temp[0], &temp[1], &temp[2]};
}
const std::vector<MyClass*> MyClass::vec_pre{begin(pTemp), end{pTemp}};
 // header
const std::vector<MyClass> &get_vec();

// cpp file
const std::vector<MyClass> &get_vec()
{
    static std::vector<MyClass> x;

    if ( x.empty() )
    {
        x.emplace_back(1,2,3);
        x.emplace_back(4,5,6);
        // etc.
    }

    return x;    
}