如何在C++模板元编程中用boost::mp11从mp_list条件提取类型生成新列表？

需求背景 #

给定带标签的类型集合TypePool与标签筛选列表filter，需从TypePool中筛选每个标签对应的类型，按filter顺序将这些类型组合，生成所有可能的类型列表（若某标签对应多个类型，每个类型需分别与其他标签的单个类型组合成新列表）。

原始定义代码如下：

#include <boost/mp11/mp_list.hpp>
#include <boost/mp11/mp_int.hpp>
#include <cstdint>

// 基础类型定义
template<typename tag, uint32_t _data>
struct DType
{
    using typeTag = tag;
    uint32_t payload = _data;
};

template<typename tag>
struct AType
{
    using typeTag = tag;
    int32_t process() { return 0; };
};

template<typename tag>
struct VType
{
    using typeTag = tag;
    bool verify() { return true; };
};

// 类型标签定义
using inputA = boost::mp11::mp_int<0>;
using inputB = boost::mp11::mp_int<1>;
using ProcA = boost::mp11::mp_int<2>;
using ProcB = boost::mp11::mp_int<3>;
using VrfyA = boost::mp11::mp_int<4>;

// 类型池
using TypePool = boost::mp11::mp_list<
    DType<inputA, 0>, DType<inputB, 1>, DType<inputB, 2>,
    AType<ProcA>, AType<ProcB>,
    VType<VrfyA>
>;

// 筛选标签列表
using filter = boost::mp11::mp_list<inputB, ProcA, VrfyA>;

// 期望生成的结果示例
using list1 = boost::mp11::mp_list<DType<inputB, 1>, AType<ProcA>, VType<VrfyA>>;
using list2 = boost::mp11::mp_list<DType<inputB, 2>, AType<ProcA>, VType<VrfyA>>;

实现方案 #

步骤1：定义类型标签匹配谓词 #

实现元函数判断类型是否带有指定标签：

#include <boost/mp11/mp_same.hpp>
#include <boost/mp11/mp_filter.hpp>
#include <boost/mp11/mp_transform.hpp>
#include <boost/mp11/mp_bind.hpp>
#include <boost/mp11/mp_cartesian_product.hpp>

template<typename Tag>
struct HasTypeTag {
    template<typename T>
    using fn = boost::mp11::mp_same<typename T::typeTag, Tag>;
};

步骤2：按筛选标签提取对应类型列表 #

用mp_transform和mp_filter为每个筛选标签提取匹配类型，得到由类型列表组成的新列表：

// 每个筛选标签对应的类型列表组成的列表
using FilteredLists = boost::mp11::mp_transform<
    boost::mp11::mp_bind_front<boost::mp11::mp_filter, HasTypeTag<>::fn>,
    filter
>;

此时FilteredLists的实际类型为：

boost::mp11::mp_list<
    boost::mp11::mp_list<DType<inputB, 1>, DType<inputB, 2>>,
    boost::mp11::mp_list<AType<ProcA>>,
    boost::mp11::mp_list<VType<VrfyA>>
>;

步骤3：计算类型列表的笛卡尔积 #

利用mp_cartesian_product计算上述列表的笛卡尔积，得到所有符合要求的组合列表：

// 最终生成的所有组合列表
using ResultLists = boost::mp11::mp_cartesian_product<FilteredLists>;

结果验证 #

ResultLists包含所有目标组合，可通过静态断言验证：

static_assert(boost::mp11::mp_same<boost::mp11::mp_first<ResultLists>, list1>::value, "Mismatch");
static_assert(boost::mp11::mp_same<boost::mp11::mp_second<ResultLists>, list2>::value, "Mismatch");

内容的提问来源于stack exchange，提问作者neuron mac