[Ｃ＋＋プログラミング手法]

型ごとの番号付け

意図

動的に、型ごとに番号付けをする。

動機

C++では、動的に型の独自性をチェックする場合はtype_infoクラスを使用する。 type_infoはtypeid 演算子を使用することで取得することができる。type_infoは順序付けされており、比較演算子などで比較することで、同じクラスかどうかを比較することができる。

しかし、type_infoは整数としては扱えないため、配列のインデックスアクセスなどでは使用できない。また、プログラム中で同じ比較しかできないため、指定した順番にしたいなどの要求に応えることはできない。

解法とサンプルコード

小粋なカウンタ(Nifty_Counter)、及びテンプレート関数、静的局所変数を組み合わせて、型からunsigned intへの変換を実現する。

// Numbering.hpp

template<typename derived_t>
class Numbering {
public:
   template<typename type_t>
   static unsigned int number() { static unsigned int r(count()); return r; };
private:
   static unsigned int count() { static unsigned int r(0); return r++; };
};


// main.cpp

class A : public Numbering<A> {};
class B : public Numbering<B> {};

int main() {

   A::number<int>();        //0  ……(1)
   A::number<int*>();       //1
   A::number<int&>();       //2
   A::number<const int>();  //3
   A::number<const int*>(); //4
   A::number<const int&>(); //5

   A::number<int>();        //0  ……(2)
   A::number<int*>();       //1
   A::number<int&>();       //2
   A::number<const int>();  //3
   A::number<const int*>(); //4
   A::number<const int&>(); //5


   B::number<const int&>(); //0
   B::number<const int*>(); //1
   B::number<const int>();  //2
   B::number<int>();        //3
   B::number<int*>();       //4
   B::number<int&>();       //5

   B::number<const int&>(); //0
   B::number<const int*>(); //1
   B::number<const int>();  //2
   B::number<int>();        //3
   B::number<int*>();       //4
   B::number<int&>();       //5

};

Numberingテンプレートが指定された型ごとにナンバリングを行うテンプレートである。 ここでは汎用性を高めるため奇妙に再帰したテンプレートとしている。

Numberingは静的テンプレートメンバ関数numberを持つ。numberは型ごとに異なった関数を実体化する。また、numberは関数内に静的局所変数rを持つ。

静的局所変数は、コンパイル時に判別可能な定数を指定されていない場合は、その関数が実行される時に初期化される。すなわち、上記例の(1)のように、各々の型ごとのメンバ関数が初めて実行される時に初期化される。

静的局所変数rは、静的メンバ関数countからの戻り値で初期化される。静的メンバ関数countは呼び出されるごとにインクリメントされた別の整数を返すので、rにはそれぞれの型ごとに別々の整数が割り当てられる。

また、以前に指定された型でnumberが呼び出された場合(2)は、rは既に初期化済のためcountは実行されず、すでに割り当てられたrの値をそのまま返す。

この結果、Numberは型ごとに異なった整数を返すことができる。