如何使用函數尋找和命名空間範圍功能在 C 中實作編譯時計數器？

C 支援編譯時計數器嗎？

揭示編譯時元程式設計的細微差別

在內省領域，需要出現在編譯時動態分配唯一識別碼或對型別執行類似的操作。雖然模板元程式設計本質上是一種函數式語言，但它似乎缺乏實現這些操作所需的全域變數和可修改狀態。

令人驚訝的是，這困境的答案在於函數尋找和命名空間範圍功能的交集。函數查找提供了一種從一組定義的聲明函數中提取數字狀態的方法。

在下面的範例中，我們示範如何應用此技術來實現編譯時計數：

template // This type returns a number through function lookup.
struct cn // The function returns cn<n>.
    { char data[ n + 1 ]; }; // The caller uses (sizeof fn() - 1).

template
cn seen( id, cn, cn ); // Default fallback case.

/* Evaluate the counter by finding the last defined overload.
   Each function, when defined, alters the lookup sequence for lower-order
   functions. */
#define counter_read( id ) \
( sizeof seen( id(), cn(), cn(), cn(), cn(), cn(), cn(), cn() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 )</n>

#define counter_inc( id ) \
cn \
seen( id, cn, \
          cn )

這種方法可以指派唯一識別碼並建立具有編譯時確定大小的資料結構。值得注意的是，這種技術也可以使用C 11 的constexpr 關鍵字來實現，如下更新的程式碼所示：

#define COUNTER_READ_CRUMB( TAG, RANK, ACC ) counter_crumb( TAG(), constant_index(), constant_index() )
#define COUNTER_READ( TAG ) COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 1, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 2, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 4, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 8, \
    COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 16, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 32, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 64, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 128, 0 ) ) ) ) ) ) ) )

#define COUNTER_INC( TAG ) \
constexpr \
constant_index \
counter_crumb( TAG, constant_index, \
                                                constant_index ) { return {}; }

綜上所述，雖然傳統的模板元程式設計缺乏副作用，但可以實現命名空間- 透過利用函數查找和上述技術來實現範圍計數器功能。這些方法為在編譯時動態分配唯一標識符和確定資料結構的大小提供了實用的解決方案，增強了 C 應用程式的自省能力。

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