如何生成指定数量与步长的编译期std::index_sequence？

要生成指定步长的倍数序列（比如0,3,6,9...或0,2,4...），可以基于标准库的std::index_sequence和std::make_index_sequence做编译时扩展，核心思路是将基础序列的每个索引值乘以步长，得到目标序列。

核心实现代码 #

首先写一个编译时的辅助函数模板，用来将基础索引序列的每个元素乘以步长：

#include <utility>
#include <iostream>

// 辅助函数：将index_sequence的每个元素乘以指定步长
template<std::size_t Step, std::size_t... Indices>
constexpr auto multiply_indices(std::index_sequence<Indices...>) {
    return std::index_sequence<Indices * Step...>{};
}

// 封装为模板别名，直接指定序列长度和步长
template<std::size_t SequenceLength, std::size_t Step>
using stepped_index_sequence = decltype(
    multiply_indices<Step>(std::make_index_sequence<SequenceLength>())
);

使用示例 #

通过stepped_index_sequence<长度, 步长>即可直接生成目标序列：

• stepped_index_sequence<4, 3> 对应序列：0, 3, 6, 9
• stepped_index_sequence<6, 2> 对应序列：0, 2, 4, 6, 8, 10

可以写一个测试函数验证效果：

// 打印序列的辅助函数
template<std::size_t... Is>
void print_sequence(std::index_sequence<Is...>) {
    ((std::cout << Is << " "), ...);
    std::cout << "\n";
}

int main() {
    // 打印步长3、长度4的序列
    print_sequence(stepped_index_sequence<4, 3>{});
    // 打印步长2、长度6的序列
    print_sequence(stepped_index_sequence<6, 2>{});
    return 0;
}

编译运行后会输出：

0 3 6 9 
0 2 4 6 8 10 

注意事项 #

• 如果步长Step设为0，生成的序列会全是0，需根据实际需求避免这种场景。
• 整个实现完全是编译时计算，不会带来运行时开销，符合std::index_sequence的设计初衷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Michal