出于自省的目的，有时我想自动将序列号分配给类型或类似的东西。

不幸的是，模板元编程本质上是一种函数式语言，因此缺乏实现此类计数器的全局变量或可修改状态。

或者确实如此？

根据请求的示例代码：

#include <iostream>

int const a = counter_read;
counter_inc;
counter_inc;
counter_inc;
counter_inc;
counter_inc;

int const b = counter_read;

int main() {
    std::cout << a << ' ' << b << '\n'; // print "0 5"
    
    counter_inc_t();
    counter_inc_t();
    counter_inc_t();
    
    std::cout << counter_read << '\n'; // print "8"
    
    struct {
        counter_inc_t d1;
        char x[ counter_read ];
        counter_inc_t d2;
        char y[ counter_read ];
    } ls;
    
    std::cout << sizeof ls.x << ' ' << sizeof ls.y << '\n'; // print "9 10"
}

嗯……是的，模板元编程没有预期的副作用。我被旧版本 GCC 中的错误和标准中有点不清楚的措辞误导，相信所有这些功能都是可能的。

然而，至少命名空间范围的功能可以通过很少使用模板来实现。函数查找可以从声明的函数集中提取数字状态，如下所示。

库代码：

template< size_t n > // This type returns a number through function lookup.
struct cn // The function returns cn<n>.
    { char data[ n + 1 ]; }; // The caller uses (sizeof fn() - 1).

template< typename id, size_t n, size_t acc >
cn< acc > seen( id, cn< n >, cn< acc > ); // Default fallback case.

/* Evaluate the counter by finding the last defined overload.
   Each function, when defined, alters the lookup sequence for lower-order
   functions. */
#define counter_read( id ) \
( sizeof seen( id(), cn< 1 >(), cn< \
( sizeof seen( id(), cn< 2 >(), cn< \
( sizeof seen( id(), cn< 4 >(), cn< \
( sizeof seen( id(), cn< 8 >(), cn< \
( sizeof seen( id(), cn< 16 >(), cn< \
( sizeof seen( id(), cn< 32 >(), cn< 0 \
/* Add more as desired; trimmed for Stack Overflow code block. */ \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 ) \
                      >() ).data - 1 )

/* Define a single new function with place-value equal to the bit flipped to 1
   by the increment operation.
   This is the lowest-magnitude function yet undefined in the current context
   of defined higher-magnitude functions. */
#define counter_inc( id ) \
cn< counter_read( id ) + 1 > \
seen( id, cn< ( counter_read( id ) + 1 ) & ~ counter_read( id ) >, \
          cn< ( counter_read( id ) + 1 ) & counter_read( id ) > )

快速演示（看到它运行 http://coliru.stacked-crooked.com/a/c7194d7c81f61a03):

struct my_cnt {};

int const a = counter_read( my_cnt );
counter_inc( my_cnt );
counter_inc( my_cnt );
counter_inc( my_cnt );
counter_inc( my_cnt );
counter_inc( my_cnt );

int const b = counter_read( my_cnt );

counter_inc( my_cnt );

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << a << ' ' << b << '\n';

    std::cout << counter_read( my_cnt ) << '\n';
}

C++11 更新

这是使用 C++11 的更新版本constexpr代替sizeof.

#define COUNTER_READ_CRUMB( TAG, RANK, ACC ) counter_crumb( TAG(), constant_index< RANK >(), constant_index< ACC >() )
#define COUNTER_READ( TAG ) COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 1, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 2, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 4, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 8, \
    COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 16, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 32, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 64, COUNTER_READ_CRUMB( TAG, 128, 0 ) ) ) ) ) ) ) )

#define COUNTER_INC( TAG ) \
constexpr \
constant_index< COUNTER_READ( TAG ) + 1 > \
counter_crumb( TAG, constant_index< ( COUNTER_READ( TAG ) + 1 ) & ~ COUNTER_READ( TAG ) >, \
                                                constant_index< ( COUNTER_READ( TAG ) + 1 ) & COUNTER_READ( TAG ) > ) { return {}; }

#define COUNTER_LINK_NAMESPACE( NS ) using NS::counter_crumb;

template< std::size_t n >
struct constant_index : std::integral_constant< std::size_t, n > {};

template< typename id, std::size_t rank, std::size_t acc >
constexpr constant_index< acc > counter_crumb( id, constant_index< rank >, constant_index< acc > ) { return {}; } // found by ADL via constant_index

http://ideone.com/yp19oo http://ideone.com/yp19oo

声明应放在命名空间内，并且宏中使用的所有名称除外counter_crumb应该是完全合格的。这counter_crumb模板是通过 ADL 关联找到的constant_index type.

The COUNTER_LINK_NAMESPACE宏可用于在多个命名空间范围内递增一个计数器。