需要幫助清理模板即時框架

Question

我一直在研究一個框架來幫助功能模板的即時通訊。我有一堆函數，用整數值爲模板進行優化，需要在運行時進行實例化和選擇。甲用法例子如下：

// Function to instantiate templates of. 
template<int a, int b, int c> void MyFunction(float, double){}; 

// List of values to substitute into each template parameter. 
typedef mpl::vector_c< int, 7, 0, 3, 4, 2> valuesToInstantiate; 
int numberOfValuesPerParameter = size<valuesToInstantiate>::type::value; 

// Function pointer type. Must define type for array to hold template instantiations. 
typedef void (*MyFunctionPointer)(float, double); 

// Array to hold template instantiations. 
// Accessed at runtime to get proper instantiation. 
MyFunctionPointer arrayOfTemplateInstantiations[numberOfValuesPerParameter*numberOfValuesPerParameter*numberOfValuesPerParameter]; 

// Passed to template instantiation framework. 
// AddTemplate member function will be called once per template value combo (3 int values). 
// templateIndex indicates where to store the instantation in the array. 
// templateSequence contains the template value combo (3 int values). 
template<int templateIndex, typename templateSequence> 
struct MyFunctionTemplateCreator 
{ 
    static void AddTemplate(void) 
    { 
     // Store template instantiation in array. 
     arrayOfTemplateInstantiations[templateIndex] = MyFunction 
     < 
     mpl::at<templateSequence, mpl::int_<0> >::type::value, 
     mpl::at<templateSequence, mpl::int_<1> >::type::value, 
     mpl::at<templateSequence, mpl::int_<2> >::type::value 
     >; 
    } 
}; 

// List of lists where each inner list contains values to instantiate 
// for the corresponding template parameter. E.g. each value in the first 
// inner list will be passed into the first template parameter of MyFunction 
typedef mpl::vector< valuesToInstantiate, valuesToInstantiate, valuesToInstantiate > templatesToCreate; 

// Call template instantation framework to instantiate templates. 
CreateTemplates<MyFunctionTemplateCreator, templatesToCreate> unusedVariable; 

// Call proper template instantation at runtime...using index 5 arbitrarily for example. 
arrayOfTemplateInstantiations[5](1.5, 2.0); 

所以在這例子中，我實例MyFunction的，這需要3的整數值，與{ {7, 0, 3, 4, 2}, {7, 0, 3, 4, 2}, {7, 0, 3, 4, 2} }每個組合。我省略了CreateTemplates的實現，因爲它很長，但它使用boost MPL for_each實現。上面的代碼對於我想要做的每個函數都是必需的，雖然它比寫出512個顯式實例要短，但它仍然有點長。令人驚訝的是，我想要爲每個函數編寫的最長代碼是函數指針的typedef，因爲許多函數需要10+個參數。有沒有辦法將這些模板實例存儲在一個更通用類型的數組中？

爲了論證的緣故，您可以假定模板參數總是像整個示例一樣的整數值，這樣模板實例化的簽名對於給定的函數模板都是相同的。實例化的函數全部在全局名稱空間中，而不是成員函數（它們實際上是CUDA內核）。任何其他技巧來清理這一點，將不勝感激。

注意：使用C++ 03

編輯：我想解決TarmoPikaro的什麼我試圖完成的問題。

我正在與一個應用程序，其中最多4個任務/線程將共享一個GPU來完成他們的工作（相同的工作，不同的數據）。由於我們的一些CUDA內核使用紋理，因此我們需要在運行時動態提供可用的紋理。我們堅持支持傳統的CUDA計算功能，這意味着紋理對象不能作爲函數參數傳遞，並且必須是靜態全局變量。爲了讓出紋理CPU的任務/線程，然後，我們給出了質地指數和我們的CUDA內核有這樣的語句：

// (variables t_int_2d_N are texture objects) 
if (maskTextureIndex == 0) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_0, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 1) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_1, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 2) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_2, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 3) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_3, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 4) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_4, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 5) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_5, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 6) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_6, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 
else if (maskTextureIndex == 7) 
    maskValue = tex2D(t_int_2d_7, (float(p) + 0.5f)*maskScale.x + maskShift.x, (float(q) + 0.5f)*maskScale.y + maskShift.y) 

有在內核中的一個循環語句是不可接受的性能損失。爲了避免性能損失，我們通過整數值（表示紋理索引）對內核進行模板化，以便將上述條件語句編譯出來。包含上述代碼的內核將被maskTextureIndex等於0-7的實例化，所以我們有8個不同的內核可以在運行時選擇。我們的一些內核最多使用3個紋理，並且我們允許每個紋理類型（例如float 1D，float 2D，float2 2D，int 3D等）具有索引0-7，這意味着我們必須實例化8 * 8 * 8 = 512個不同的內核來編譯出3個不同的條件語句，如上所述。我使用原始問題中的代碼，每個使用紋理的內核幫助實例化所有組合。

Answer 1

使用C++ 03，我一直無法找到一種避免寫入函數typedef或者使其更小的方法。隨着C++ 11和decltype，你可以的typedef像這樣（假設你沒有與類型參數的任何模板）：

typedef decltype(&MyFunction<0, 0, 0>) MyFunctionPointer; 

在另一方面，你可以做一些你身邊複製的代碼你實例化的每個函數都是不必要的。在你的例子中，你已經聲明瞭一個struct MyFunctionTemplateCreator。該結構可以被改變，以便它只需要一個更小的結構來爲該實例化提供函數指針的值。下面是該結構的更寬泛的版本：

template< 
    typename Arg, 
    template <Arg, Arg, Arg> class TemplateClass, 
    typename Func, 
    Func* instantiationArray> 
struct FunctionTemplateCreator 
{ 
    template< 
     int templateIndex, 
     typename templateSequence> 
    struct InnerStruct 
    { 
     static void AddTemplate(void) 
     { 
      instantiationArray[templateIndex] = TemplateClass 
       < 
       mpl::at<templateSequence, mpl::int_<0> >::type::value, 
       mpl::at<templateSequence, mpl::int_<1> >::type::value, 
       mpl::at<templateSequence, mpl::int_<2> >::type::value 
       >::function(); 
     } 
    }; 
}; 

你只需要聲明這個結構體一次，把它放在一個頭的地方。它適用於每個具有三個相同類型參數的函數。這裏是你如何在你的例子中使用這個結構的函數。首先聲明用於提供值來實例化模板重載的所有mpl::vector類型。然後創建一個結構，該結構提供了一個function()方法，該方法返回重載的函數指針。這是一個爲您例如函數定義：

template<int a, int b, int c> 
struct MyFunctionTypedef 
{ 
    static MyFunctionPointer function() 
    { 
     return &MyFunction<a, b, c>; 
    } 
}; 

的FunctionTemplateCreator的InnerStruct是實際傳遞到CreateTemplates。 FunctionTemplateCreator僅用於將模板參數轉發給內部結構。這裏是CreateTemplates變量將會是什麼樣這些新類型：

CreateTemplates<FunctionTemplateCreator<int, MyFunctionTypedef, MyFunctionPointer, arrayOfTemplateInstantiations>::InnerStruct, templatesToCreate> unusedVariable; 

如果開始使用C++ 11的function()方法MyFunctionTypedef可以作出constexpr。