如何实现返回generator的模板驱动嵌套for循环生成多维数组下标？

核心思路 #

复用你现有的递归嵌套循环逻辑，将递归函数改造为返回cppcoro::generator的协程，利用co_yield from转发递归层级中生成的所有下标，最终在顶层协程中统一输出。

实现代码 #

#include <iostream>
#include <array>
#include <cppcoro/generator.hpp>

using Size_t = size_t;
using Int64_t = int;

// 递归协程：生成指定维度的下标组合
template <size_t Index = 0, Size_t NLoops>
cppcoro::generator<std::array<Int64_t, NLoops>> nested_for_loop(
    const std::array<Size_t, NLoops>& shape,
    std::array<Int64_t, NLoops>& outSubscripts)
{
    if constexpr (Index == NLoops) {
        // 基例：当前已遍历所有维度，yield完整下标
        co_yield outSubscripts;
    } else {
        // 递归分支：遍历当前维度的所有可能值
        for (Size_t i = 0; i <= shape[Index]; ++i) {
            outSubscripts[Index] = i;
            // 转发下一层递归生成的所有下标组合
            co_yield from nested_for_loop<Index + 1>(shape, outSubscripts);
        }
    }
}

// 对外接口：初始化下标数组并启动递归协程
template <Size_t NLoops>
cppcoro::generator<std::array<Int64_t, NLoops>> generate_subscripts(
    const std::array<Size_t, NLoops>& shape)
{
    std::array<Int64_t, NLoops> subscripts{};
    co_yield from nested_for_loop(shape, subscripts);
}

int main() {
    std::array<Size_t, 3> shape = {2, 30, 6};

    // 遍历生成的所有下标组合
    for (const auto& subscript : generate_subscripts(shape)) {
        for (size_t i = 0; i < subscript.size(); ++i) {
            std::cout << subscript[i] << ' ';
        }
        std::cout << '\n';
    }

    return 0;
}

方案优势 #

1. 零额外开销：完全复用你原有的递归循环逻辑，每个维度的下标直接循环赋值，无需计算线性索引转下标的乘法/加法，编译期通过模板递归展开，运行时无冗余分支。
2. 扩展性强：支持任意编译期确定的维度数量，无需手动编写if constexpr分支块。
3. 接口简洁：通过generate_subscripts包装函数隐藏内部递归细节，用户只需传入shape数组即可遍历所有下标。

关键细节说明 #

• co_yield from是cppcoro协程的特性，用于将子协程中所有co_yield的值转发到父协程，这样递归层级中生成的每个下标都会被传递到顶层generator。
• 模板参数NLoops和Index都是编译期常量，因此递归分支会被编译器完全展开，运行时没有递归函数调用的额外开销（等价于手写嵌套for循环）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Danny