Solving the Towers of Hanoi at compile-time
我正在尝试在编译时解决河内塔楼，但是我发现了一个问题：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | template<int src, int dst> struct move_disc { // member access will print src and dst }; template<int n, int src, int tmp, int dst> struct hanoi { hanoi<n-1, src, dst, tmp> before; typename move_disc<src, dst>::lol disc; hanoi<n-1, tmp, src, dst> after; }; template<int src, int tmp, int dst> struct hanoi<0, src, tmp, dst> { // recursive base case }; hanoi<3, 1, 2, 3> go; |
不幸的是，上述元程序仅打印了六个动作，而不是七个动作：
1 2 3 4 5 6 | prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<1, 3>’ prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<1, 2>’ prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<3, 2>’ prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<1, 3>’ prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<2, 1>’ prog.cpp:11:39: error: no type named ‘lol’ in ‘struct move_disc<2, 3>’ |
缺少从1到3的最后移动。这是为什么？问题可以解决吗？
我认为这是因为
[编辑：为了使它更清晰，这是递归模板实例化的"图"(有错误)：
-
hanoi<3, 1, 2, 3> ：-
1：
hanoi<2, 1, 3, 2> ：-
1.1：
hanoi<1, 1, 2, 3> ：-
1.1.1：
hanoi<0, 1, 3, 2> 。 -
(
move_disc<1, 3> ) -
1.1.2：
hanoi<0, 2, 1, 3> 。
-
1.1.1：
-
(
move_disc<1, 2> ) -
1.2：
hanoi<1, 3, 1, 2> ：-
1.2.1：
hanoi<0, 3, 2, 1> 。 -
(
move_disc<3, 2> ) -
1.2.2：
hanoi<0, 1, 3, 2> 。
-
1.2.1：
-
1.1：
-
(
move_disc<1, 3> ) -
2：
hanoi<2, 2, 1, 3> ：-
2.1：
hanoi<1, 2, 3, 1> ：-
2.1.1：
hanoi<0, 2, 1, 3> 。 -
(
move_disc<2, 1> ) -
2.1.2：
hanoi<0, 3, 2, 1> 。
-
2.1.1：
-
(
move_disc<2, 3> ) -
2.2：
hanoi<1, 1, 2, 3> ：已在1.1实例化(move_disc<1, 3> 错误不再重复)。
-
2.1：
-
1：
-结束编辑。]
我可以想到的一个" fix "是使每个专业化都是唯一的，例如通过添加" id "模板参数(并在递归实例化期间生成唯一的新值)：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | template<int n, int src, int tmp, int dst, int id> struct hanoi { hanoi<n-1, src, dst, tmp, id*2> before; typename move_disc<src, dst>::lol disc; hanoi<n-1, tmp, src, dst, id*2+1> after; }; template<int src, int tmp, int dst, int id> struct hanoi<0, src, tmp, dst, id> { // recursive base case }; hanoi<3, 1, 2, 3, 1> go; |
实时：http：//ideone.com/0lQaXs
我没有直接回答您的问题，但这将是我的版本：
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struct NullType {}; template <int N, typename S> struct Stack { static const int Head = N; typedef S Tail; }; #define STACK_0() NullType #define STACK_1(D1) Stack<D1, NullType> #define STACK_2(D1, D2) Stack<D1, STACK_1(D2)> #define STACK_3(D1, D2, D3) Stack<D1, STACK_2(D2, D3)> #define STACK_4(D1, D2, D3, D4) Stack<D1, STACK_3(D2, D3, D4)> template <typename S> struct Pop; template <int N, typename R> struct Pop<Stack<N, R>> { typedef Stack<N, typename Pop<R>::result> result; }; template<int N> struct Pop<Stack<N, NullType>> { typedef NullType result; }; template <typename S> struct Top; template <int N, typename R> struct Top<Stack<N, R>> { static const int result = Top<R>::result; }; template <int N> struct Top<Stack<N, NullType>> { static const int result = N; }; template <typename S, int D> struct Push; template <int N, typename S, int D> struct Push<Stack<N, S>, D> { typedef Stack<N, typename Push<S, D>::result> result; }; template <int M> struct Push<NullType, M> { typedef Stack<M, NullType> result; }; template <typename S> struct SizeOf; template <int N, typename R> struct SizeOf<Stack<N, R>> { static const int value = SizeOf<R>::value + 1; }; template <> struct SizeOf<NullType> { static const int value = 0; }; template <typename S1, typename S2, typename S3> struct Hanoi { typedef S1 Stack1; typedef S2 Stack2; typedef S3 Stack3; template <int I, int J, int unused=0> struct MoveDisc; template <int unused> struct MoveDisc<1, 2, unused> { typedef Hanoi< typename Pop<Stack1>::result, typename Push<Stack2, Top<Stack1>::result>::result, Stack3 > result; }; template <int unused> struct MoveDisc<2, 1, unused> { typedef Hanoi< typename Push<Stack1, Top<Stack2>::result>::result, typename Pop<Stack2>::result, Stack3 > result; }; template <int unused> struct MoveDisc<1, 3, unused> { typedef Hanoi< typename Pop<Stack1>::result, Stack2, typename Push<Stack3, Top<Stack1>::result>::result > result; }; template <int unused> struct MoveDisc<3, 1, unused> { typedef Hanoi< typename Push<Stack1, Top<Stack3>::result>::result, Stack2, typename Pop<Stack3>::result > result; }; template <int unused> struct MoveDisc<2, 3, unused> { typedef Hanoi< Stack1, typename Pop<Stack2>::result, typename Push<Stack3, Top<Stack2>::result>::result > result; }; template <int unused> struct MoveDisc<3, 2, unused> { typedef Hanoi< Stack1, typename Push<Stack2, Top<Stack3>::result>::result, typename Pop<Stack3>::result > result; }; }; static_assert( is_same< Pop<STACK_1(1)>::result, NullType >::value,"Pop<> not working." ); static_assert(Top<STACK_2(2, 1)>::result == 1,"Top<> not working."); static_assert( is_same< Push<STACK_1(2), 1>::result, STACK_2(2, 1) >::value,"Push<> not working." ); static_assert( SizeOf<STACK_4(4, 3, 2, 1)>::value == 4,"SizeOf<> not working." ); static_assert( is_same< typename Hanoi< STACK_4(4, 3, 2, 1), STACK_0(), STACK_0()>::MoveDisc<1,2>::result, Hanoi< STACK_3(4, 3, 2), STACK_1(1), STACK_0()> >::value,"MoveDisc<1,2> not working." ); static_assert( is_same< typename Hanoi< STACK_3(4, 3, 2), STACK_1(1), STACK_0()>::MoveDisc<2,1>::result, Hanoi< STACK_4(4, 3, 2, 1), STACK_0(), STACK_0()> >::value,"MoveDisc<2,1> not working." ); static_assert( is_same< typename Hanoi< STACK_1(4), STACK_0(), STACK_0()>::MoveDisc<1,3>::result, Hanoi< STACK_0(), STACK_0(), STACK_1(4)> >::value,"MoveDisc<1,3> not working." ); static_assert( is_same< typename Hanoi< STACK_2(3, 2), STACK_0(), STACK_2(4, 1)>::MoveDisc<3,1>::result, Hanoi< STACK_3(3, 2, 1), STACK_0(), STACK_1(4)> >::value,"MoveDisc<3,1> not working." ); static_assert( is_same< typename Hanoi< STACK_1(1), STACK_2(3, 2), STACK_1(4)>::MoveDisc<2,3>::result, Hanoi< STACK_1(1), STACK_1(3), STACK_2(4, 2)> >::value,"MoveDisc<2,3> not working." ); template <typename H, int D, int F, int T, int V> struct Solve { typedef typename Solve< typename Solve<H, D-1, F, V, T>::result::template MoveDisc<F, T>::result, D-1, V, T, F >::result result; }; template <typename H, int F, int T, int V> struct Solve<H, 1, F, T, V> { typedef typename H::template MoveDisc<F, T>::result result; }; template <typename H> struct Solution { typedef typename Solve<H, SizeOf<typename H::Stack1>::value, 1, 3, 2>::result result; }; static_assert( is_same< Solution< Hanoi< STACK_4(4, 3, 2, 1), STACK_0(), STACK_0() > >::result, Hanoi< STACK_0(), STACK_0(), STACK_4(4, 3, 2, 1) > >::value,"Solution<> is not working." ); int main() { } |
堆栈类模板实际上是Andrei Alexandrescu撰写的《 Modern C Design》一书中的TypeList \\
您的程序是正确的，但是您依赖于编译器错误消息(由实现定义)，这种情况下它不会第二次显示错误。但是在实际代码中，TMP必须做一些导致运行时行为的事情。如果仅在