如何实现类似Kokkos View的多维数组？模板参数处理问询

要实现能区分编译期固定维度和运行时可变维度的多维数组组件，核心是通过模板元编程解析类型参数里的星号（*）和方括号（[]）信息，具体可按以下步骤处理：

1. 递归解析类型，统计维度信息 #

通过模板特化递归拆解类型参数，分别统计运行时维度数（星号数量）、编译期维度数（方括号数量），同时提取编译期维度的大小：

核心模板解析结构示例 #

// 基础模板：匹配待解析的复合类型
template <typename T>
struct ViewTraits;

// 特化：处理运行时维度（星号）
template <typename T>
struct ViewTraits<T*> {
    using BaseTraits = ViewTraits<T>;
    static constexpr size_t RuntimeDims = BaseTraits::RuntimeDims + 1;
    static constexpr size_t CompileTimeDims = BaseTraits::CompileTimeDims;
    using CompileTimeSizes = typename BaseTraits::CompileTimeSizes;
    using ValueType = typename BaseTraits::ValueType;
};

// 特化：处理编译期维度（方括号）
template <typename T, size_t N>
struct ViewTraits<T[N]> {
    using BaseTraits = ViewTraits<T>;
    static constexpr size_t RuntimeDims = BaseTraits::RuntimeDims;
    static constexpr size_t CompileTimeDims = BaseTraits::CompileTimeDims + 1;
    // 将当前编译期维度大小N加入尺寸列表
    using CompileTimeSizes = std::integer_sequence<size_t, N, typename BaseTraits::CompileTimeSizes::value...>;
    using ValueType = typename BaseTraits::ValueType;
};

// 终止特化：匹配最底层的元素类型（如double）
template <typename T>
struct ViewTraits {
    static constexpr size_t RuntimeDims = 0;
    static constexpr size_t CompileTimeDims = 0;
    using CompileTimeSizes = std::integer_sequence<size_t>;
    using ValueType = T;
};

2. 基于解析结果构建View类 #

利用ViewTraits解析出的维度数据，在View类中处理构造逻辑：

• 运行时维度大小通过构造函数参数传入
• 编译期维度大小直接从CompileTimeSizes中获取

View类简化实现示例 #

template <typename T>
class View {
private:
    using Traits = ViewTraits<T>;
    std::array<size_t, Traits::CompileTimeDims + Traits::RuntimeDims> m_dims;
    typename Traits::ValueType* m_data;

public:
    // 构造函数：仅接收与运行时维度数匹配的参数
    template <typename... Args,
              typename = std::enable_if_t<sizeof...(Args) == Traits::RuntimeDims>>
    View(Args... runtime_sizes) {
        // 填充编译期维度大小
        size_t idx = 0;
        []<size_t... Cs>(std::index_sequence<Cs...>, auto& self) {
            ((self.m_dims[self.CompileTimeDims - Cs - 1] = Cs), ...);
        }(typename Traits::CompileTimeSizes{}, *this);
        // 填充运行时维度大小
        ((m_dims[Traits::CompileTimeDims + idx++] = runtime_sizes), ...);
        // 计算总元素数并分配内存
        size_t total = 1;
        for (auto d : m_dims) total *= d;
        m_data = new typename Traits::ValueType[total];
    }

    ~View() { delete[] m_data; }

    // 可添加元素访问、维度查询等成员函数
};

3. 关键细节说明 #

• 递归解析顺序：类型中的星号和方括号从右到左逐层拆解，比如double*[N1][N2]会先解析[N2]，再解析[N1]，最后解析*，需注意调整编译期尺寸的存储顺序以匹配用户的维度逻辑。
• 编译期校验：用std::enable_if_t确保构造函数接收的参数数量与运行时维度数一致，避免传参错误。
• 扩展性：无论星号和方括号的组合顺序如何（如double*[N][M]***），递归模板都能正确解析所有维度信息。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aaronfu