Компиляция времени

Я читал в нескольких разных местах, используя новые строковые литералы C ++ 11, можно было бы вычислить hash строки во время компиляции. Однако никто, кажется, не готов выйти и сказать, что это будет возможно или как это будет сделано.

  • Это возможно?
  • Как выглядел бы оператор?

Мне особенно нравятся такие случаи.

void foo( const std::string& value ) { switch( std::hash(value) ) { case "one"_hash: one(); break; case "two"_hash: two(); break; /*many more cases*/ default: other(); break; } } 

Примечание: функция hashа времени компиляции не должна выглядеть точно так, как я ее написал. Я сделал все возможное, чтобы догадаться, как будет выглядеть окончательное решение, но meta_hash::value также может быть жизнеспособным решением.

Это немного поздно, но мне удалось реализовать функцию CRC32 времени компиляции с использованием constexpr . Проблема заключается в том, что на момент написания он работает только с GCC, а не с MSVC или компилятором Intel.

Вот fragment кода:

 // CRC32 Table (zlib polynomial) static constexpr uint32_t crc_table[256] = { 0x00000000L, 0x77073096L, 0xee0e612cL, 0x990951baL, 0x076dc419L, 0x706af48fL, 0xe963a535L, 0x9e6495a3L, 0x0edb8832L, 0x79dcb8a4L, 0xe0d5e91eL, 0x97d2d988L, 0x09b64c2bL, 0x7eb17cbdL, 0xe7b82d07L, ... }; template constexpr uint32_t crc32(const char * str) { return (crc32(str) >> 8) ^ crc_table[(crc32(str) ^ str[idx]) & 0x000000FF]; } // This is the stop-recursion function template<> constexpr uint32_t crc32(const char * str) { return 0xFFFFFFFF; } // This doesn't take into account the nul char #define COMPILE_TIME_CRC32_STR(x) (crc32(x) ^ 0xFFFFFFFF) enum TestEnum { CrcVal01 = COMPILE_TIME_CRC32_STR("stack-overflow"), }; 

CrcVal01 равен 0x335CC04A

Надеюсь, что это поможет вам!

По крайней мере, по моему чтению п. 7.1.5 / 3 и § 5.19, следующее может быть законным:

 unsigned constexpr const_hash(char const *input) { return *input ? static_cast(*input) + 33 * const_hash(input + 1) : 5381; } 

Это, как представляется, соответствует основным правилам в п. 7.1.5 / 3:

  1. Форма: «return expression»;
  2. Его единственным параметром является указатель, который является скалярным типом и, следовательно, буквенным типом.
  3. Его возврат – без знака int, который также является скалярным (и, следовательно, литералом).
  4. Нет никакого неявного преобразования в тип возвращаемого значения.

Существует некоторый вопрос, связано ли *input s с незаконным значением lvalue для преобразования rvalue, и я не уверен, что я правильно понимаю правила в §5.19 / 2/6/2 1 и § 4.1, чтобы быть уверенными в этом.

С практической точки зрения этот код принят (например, g ++), по крайней мере, еще в g ++ 4.7.1.

Использование будет примерно таким:

 switch(std::hash(value)) { case const_hash("one"): one(); break; case const_hash("two"): two(); break; // ... default: other(); break; } 

Чтобы соответствовать требованиям §5.19 / 2/6/2, возможно, вам придется сделать что-то вроде этого:

 // one of the `constexpr`s is probably redundant, but I haven't figure out which. char constexpr * constexpr v_one = "one"; // .... case const_hash(v_one): one(); break; 
  1. Я использую лишние цифры «косая черта», чтобы ссылаться на ненумерованные точки маркера, так что это вторая точка маркера внутри, если шестой пункт в пункте 5.19 / 2. Я думаю, мне, возможно, придется поговорить с Питом Беккером о том, можно ли добавить какие-то цифры / буквы / римские цифры вниз по иерархии, чтобы идентифицировать такие штуки …

Это попытка решить проблему OP как можно точнее.

 namespace my_hash { templatestruct hasher; template<> struct hasher { std::size_t constexpr operator()(char const *input)const { return *input ? static_cast(*input) + 33 * (*this)(input + 1) : 5381; } std::size_t operator()( const std::string& str ) const { return (*this)(str.c_str()); } }; template std::size_t constexpr hash(T&& t) { return hasher< typename std::decay::type >()(std::forward(t)); } inline namespace literals { std::size_t constexpr operator "" _hash(const char* s,size_t) { return hasher()(s); } } } using namespace my_hash::literals; void one() {} void two() {} void other() {} void foo( const std::string& value ) { switch( my_hash::hash(value) ) { case "one"_hash: one(); break; case "two"_hash: two(); break; /*many more cases*/ default: other(); break; } } 

живой пример .

Обратите внимание на основное отличие: std::hash нельзя использовать, так как мы не имеем контроля над алгоритмом std::hash , и мы должны переопределить его как constexpr , чтобы оценить его во время компиляции. Кроме того, в std нет «прозрачных» hashей, поэтому вы не можете (без создания std::string ) хешировать необработанный буфер символов как std::string .

Я закрепил sth std::string custom hasher (с прозрачной поддержкой const char* ) в пространстве имен my_hash , поэтому вы можете сохранить его в std::unordered_map если вам нужна согласованность.

Основываясь на отличном ответе @ JerryCoffin и комментариях ниже, но с попыткой написать его с использованием современных методов C ++ 11 (в отличие от их предвидения!).

Обратите внимание, что использование «raw hash» для case оператора switch опасно. После этого вы захотите выполнить сравнение == чтобы подтвердить, что это сработало.

Этот fragment основан на одном из элементов Clement JACOB. Но работает с clang тоже. И он должен быть быстрее при компиляции (он имеет только один рекурсивный вызов, а не два, как в оригинальной записи).

 #include  #include  #include  static constexpr unsigned int crc_table[256] = { 0x00000000, 0x77073096, 0xee0e612c, 0x990951ba, 0x076dc419, 0x706af48f, 0xe963a535, 0x9e6495a3, 0x0edb8832, 0x79dcb8a4, 0xe0d5e91e, 0x97d2d988, 0x09b64c2b, 0x7eb17cbd, 0xe7b82d07, 0x90bf1d91, 0x1db71064, 0x6ab020f2, 0xf3b97148, 0x84be41de, 0x1adad47d, 0x6ddde4eb, 0xf4d4b551, 0x83d385c7, 0x136c9856, 0x646ba8c0, 0xfd62f97a, 0x8a65c9ec, 0x14015c4f, 0x63066cd9, 0xfa0f3d63, 0x8d080df5, 0x3b6e20c8, 0x4c69105e, 0xd56041e4, 0xa2677172, 0x3c03e4d1, 0x4b04d447, 0xd20d85fd, 0xa50ab56b, 0x35b5a8fa, 0x42b2986c, 0xdbbbc9d6, 0xacbcf940, 0x32d86ce3, 0x45df5c75, 0xdcd60dcf, 0xabd13d59, 0x26d930ac, 0x51de003a, 0xc8d75180, 0xbfd06116, 0x21b4f4b5, 0x56b3c423, 0xcfba9599, 0xb8bda50f, 0x2802b89e, 0x5f058808, 0xc60cd9b2, 0xb10be924, 0x2f6f7c87, 0x58684c11, 0xc1611dab, 0xb6662d3d, 0x76dc4190, 0x01db7106, 0x98d220bc, 0xefd5102a, 0x71b18589, 0x06b6b51f, 0x9fbfe4a5, 0xe8b8d433, 0x7807c9a2, 0x0f00f934, 0x9609a88e, 0xe10e9818, 0x7f6a0dbb, 0x086d3d2d, 0x91646c97, 0xe6635c01, 0x6b6b51f4, 0x1c6c6162, 0x856530d8, 0xf262004e, 0x6c0695ed, 0x1b01a57b, 0x8208f4c1, 0xf50fc457, 0x65b0d9c6, 0x12b7e950, 0x8bbeb8ea, 0xfcb9887c, 0x62dd1ddf, 0x15da2d49, 0x8cd37cf3, 0xfbd44c65, 0x4db26158, 0x3ab551ce, 0xa3bc0074, 0xd4bb30e2, 0x4adfa541, 0x3dd895d7, 0xa4d1c46d, 0xd3d6f4fb, 0x4369e96a, 0x346ed9fc, 0xad678846, 0xda60b8d0, 0x44042d73, 0x33031de5, 0xaa0a4c5f, 0xdd0d7cc9, 0x5005713c, 0x270241aa, 0xbe0b1010, 0xc90c2086, 0x5768b525, 0x206f85b3, 0xb966d409, 0xce61e49f, 0x5edef90e, 0x29d9c998, 0xb0d09822, 0xc7d7a8b4, 0x59b33d17, 0x2eb40d81, 0xb7bd5c3b, 0xc0ba6cad, 0xedb88320, 0x9abfb3b6, 0x03b6e20c, 0x74b1d29a, 0xead54739, 0x9dd277af, 0x04db2615, 0x73dc1683, 0xe3630b12, 0x94643b84, 0x0d6d6a3e, 0x7a6a5aa8, 0xe40ecf0b, 0x9309ff9d, 0x0a00ae27, 0x7d079eb1, 0xf00f9344, 0x8708a3d2, 0x1e01f268, 0x6906c2fe, 0xf762575d, 0x806567cb, 0x196c3671, 0x6e6b06e7, 0xfed41b76, 0x89d32be0, 0x10da7a5a, 0x67dd4acc, 0xf9b9df6f, 0x8ebeeff9, 0x17b7be43, 0x60b08ed5, 0xd6d6a3e8, 0xa1d1937e, 0x38d8c2c4, 0x4fdff252, 0xd1bb67f1, 0xa6bc5767, 0x3fb506dd, 0x48b2364b, 0xd80d2bda, 0xaf0a1b4c, 0x36034af6, 0x41047a60, 0xdf60efc3, 0xa867df55, 0x316e8eef, 0x4669be79, 0xcb61b38c, 0xbc66831a, 0x256fd2a0, 0x5268e236, 0xcc0c7795, 0xbb0b4703, 0x220216b9, 0x5505262f, 0xc5ba3bbe, 0xb2bd0b28, 0x2bb45a92, 0x5cb36a04, 0xc2d7ffa7, 0xb5d0cf31, 0x2cd99e8b, 0x5bdeae1d, 0x9b64c2b0, 0xec63f226, 0x756aa39c, 0x026d930a, 0x9c0906a9, 0xeb0e363f, 0x72076785, 0x05005713, 0x95bf4a82, 0xe2b87a14, 0x7bb12bae, 0x0cb61b38, 0x92d28e9b, 0xe5d5be0d, 0x7cdcefb7, 0x0bdbdf21, 0x86d3d2d4, 0xf1d4e242, 0x68ddb3f8, 0x1fda836e, 0x81be16cd, 0xf6b9265b, 0x6fb077e1, 0x18b74777, 0x88085ae6, 0xff0f6a70, 0x66063bca, 0x11010b5c, 0x8f659eff, 0xf862ae69, 0x616bffd3, 0x166ccf45, 0xa00ae278, 0xd70dd2ee, 0x4e048354, 0x3903b3c2, 0xa7672661, 0xd06016f7, 0x4969474d, 0x3e6e77db, 0xaed16a4a, 0xd9d65adc, 0x40df0b66, 0x37d83bf0, 0xa9bcae53, 0xdebb9ec5, 0x47b2cf7f, 0x30b5ffe9, 0xbdbdf21c, 0xcabac28a, 0x53b39330, 0x24b4a3a6, 0xbad03605, 0xcdd70693, 0x54de5729, 0x23d967bf, 0xb3667a2e, 0xc4614ab8, 0x5d681b02, 0x2a6f2b94, 0xb40bbe37, 0xc30c8ea1, 0x5a05df1b, 0x2d02ef8d }; template struct MM{ static constexpr unsigned int crc32(const char * str, unsigned int prev_crc = 0xFFFFFFFF) { return MM::crc32(str, (prev_crc >> 8) ^ crc_table[(prev_crc ^ str[idx]) & 0xFF] ); } }; // This is the stop-recursion function template struct MM{ static constexpr unsigned int crc32(const char * str, unsigned int prev_crc = 0xFFFFFFFF) { return prev_crc^ 0xFFFFFFFF; } }; // This don't take into account the nul char #define COMPILE_TIME_CRC32_STR(x) (MM::crc32(x)) template void PrintCrc() { std::cout << crc << std::endl; } int main() { PrintCrc(); } 

См. Доказательство концепции здесь

Обратите внимание, что форма, показанная здесь, не была принята в стандарт, как указано ниже.

Предполагается, что обработка строки времени компиляции станет возможной благодаря пользовательским литералам, предложенным в N2765 .
Как я уже упоминал, я не знаю ни одного компилятора, который в настоящее время реализует его, и без поддержки компилятора может быть только угадана работа.

В п. 2.1.7.3 и 4 проекта мы имеем следующее:

В противном случае (S содержит буквенный шаблон оператора), L рассматривается как вызов формы
оператор “” X <'c1', 'c2', ..., 'ck'> (), где n – последовательность символов источника c1c2 … ck. [Примечание: Последовательность c1c2 … ck может содержать только символы из базового набора символов источника. -End note]

Объедините это с constexpr и мы должны скомпилировать обработку строки времени.

update: я упустил из виду, что я читал неправильный абзац, эта форма разрешена для пользовательских целых литералов и -floating-литералов, но, видимо, не для -строковых литералов (§2.13.7.5).
Эта часть предложения, похоже, не была принята.

Это, как говорится, с моим ограниченным взглядом на C ++ 0x, может выглядеть примерно так (у меня скорее всего было что-то не так):

 template struct hash { static const unsigned result = c + hash::result; }; template struct hash { static const unsigned result = c; }; template constexpr unsigned operator "" _hash() { return hash::result; } // update: probably wrong, because the above // form is not allowed for string-literals: const unsigned h = "abcd"_hash; 

Если подход Джерри работает, тогда должно работать следующее:

 constexpr unsigned operator "" _hash(const char* s, size_t) { return const_hash(s); } 

Другое решение на основе Clement JACOB, использующее C ++ 11 constexpr (не расширенный C ++ 14), но имеющий только одну рекурсию.

 namespace detail { // CRC32 Table (zlib polynomial) static constexpr uint32_t crc_table[256] = { 0x00000000L, 0x77073096L, ... } template constexpr uint32_t combine_crc32(const char * str, uint32_t part) { return (part >> 8) ^ crc_table[(part ^ str[idx]) & 0x000000FF]; } template constexpr uint32_t crc32(const char * str) { return combine_crc32(str, crc32(str)); } // This is the stop-recursion function template<> constexpr uint32_t crc32(const char * str) { return 0xFFFFFFFF; } } //namespace detail template  constexpr uint32_t ctcrc32(const char (&str)[len]) { return detail::crc32(str) ^ 0xFFFFFFFF; } 

Некоторые объяснения

  • Мы используем единую рекурсию, так что функция работает хорошо даже для более длинных строк.
  • Дополнительная функция combine_crc32 позволяет нам сохранять результат рекурсии под переменной part и использовать ее дважды. Эта функция является проходом для ограничения C ++ 11, запрещающего объявления локальных переменных.
  • Функция ctcrc32 ожидает строковый литерал, который передается как const char (&)[len] . Таким образом, мы можем получить длину строки в качестве параметра шаблона и не должны полагаться на macros.

В GCC 4.6.1 работает, и вы можете использовать либо hash либо pack в блоках переключателей.

 /* Fast simple string hash (Bernstein?) */ constexpr unsigned int hash(const char *s, int off = 0) { return !s[off] ? 5381 : (hash(s, off+1)*33) ^ s[off]; } /* Pack the string into an unsigned int * Using 7 bits (ascii) it packs 9 chars into a uint64_t */ template  constexpr T pack(const char *s, unsigned int off = 0) { return (Bits*off >= CHAR_BIT*sizeof(T) || !s[off]) ? 0 : (((T)s[off] << (Bits*off)) | pack(s,off+1)); } 

GCC, казалось бы, (?) Не позволяет рекурсивные вызовы, где мы передаем s+1 с s указателем, поэтому я использую переменную off .

Вот еще одна реализация C ++ 11 (основанная на ответе @ CygnusX1), которая работает как с массивами constexpr char, так и со строками времени выполнения:

 namespace detail { // CRC32 Table (zlib polynomial) static constexpr uint32_t crc_table[256] = { 0x00000000L, 0x77073096L, ... }; constexpr uint32_t combine_crc32(size_t idx, const char * str, uint32_t part) { return (part >> 8) ^ crc_table[(part ^ str[idx]) & 0x000000FF]; } constexpr uint32_t crc32(size_t idx, const char * str) { return idx == size_t(-1) ? 0xFFFFFFFF : combine_crc32(idx, str, crc32(idx - 1, str)); } } uint32_t ctcrc32(std::string const& str) { size_t len = str.size() + 1; return detail::crc32(len - 2, str.c_str()) ^ 0xFFFFFFFF; } template  constexpr uint32_t ctcrc32(const char (&str)[len]) { return detail::crc32(len - 2, str) ^ 0xFFFFFFFF; } 

Вам нужно str.size() + 1 потому что len во второй перегрузке strlen(str) + 1 из-за нулевого символа в конце.

Я не добавлял перегрузку для const char * потому что это перепутано со второй перегрузкой. Вы можете легко добавить перегрузки для const char *, size_t или std::string_view .

Это хороший вопрос.

Основываясь на ответе Джерри Коффина, я создал еще один, совместимый с std :: hash Visual Studio 2017.

 #include  #include  using namespace std; constexpr size_t cx_hash(const char* input) { size_t hash = sizeof(size_t) == 8 ? 0xcbf29ce484222325 : 0x811c9dc5; const size_t prime = sizeof(size_t) == 8 ? 0x00000100000001b3 : 0x01000193; while (*input) { hash ^= static_cast(*input); hash *= prime; ++input; } return hash; } int main() { /* Enter your code here. Read input from STDIN. Print output to STDOUT */ auto a = cx_hash("test"); hash func; auto b = func("test"); assert(a == b); return 0; } 

https://github.com/manuelgustavo/cx_hash

Давайте будем гением компьютера.