¿Cómo puedo crear un producto cartesiano de listas de tipos en C ++?

Autoexplicativo.

Básicamente, digamos que tengo listas de tipos así:

using type_list_1 = type_list<int, somestructA>;
using type_list_2 = type_list<somestructB>;
using type_list_3 = type_list<double, short>;

Pueden ser un número variado de listas de tipos.

¿Cómo obtengo una lista de tipos de productos cartesianos?

result = type_list<
type_list<int, somestructB, double>,
type_list<int, somestructB, short>,
type_list<somestructA, somestructB, double>,
type_list<somestructA, somestructB, short>
>;

Aprendí cómo crear un producto cartesiano bidireccional como se indica aquí: ¿Cómo crear el producto cartesiano de una lista de tipos? , pero parece que no es tan trivial.

Por ahora estoy intentando ...

template <typename...> struct type_list{};

// To concatenate
template <typename... Ts, typename... Us>
constexpr auto operator|(type_list<Ts...>, type_list<Us...>) {
   return type_list{Ts{}..., Us{}...};
}

template <typename T, typename... Ts, typename... Us>
constexpr auto cross_product_two(type_list<T, Ts...>, type_list<Us...>) {
    return (type_list<type_list<T,Us>...>{} | ... | type_list<type_list<Ts, Us>...>{});
}

template <typename T, typename U, typename... Ts>
constexpr auto cross_product_impl() {
    if constexpr(sizeof...(Ts) >0) {
        return cross_product_impl<decltype(cross_product_two(T{}, U{})), Ts...>();
    } else {
        return cross_product_two(T{}, U{});
    }
}

Solo diré que teniendo en cuenta lo difícil que es hacerlo bien, solo usa boost como en la respuesta de Barry. Desafortunadamente, tengo que estar atascado con un enfoque enrollado a mano porque usar boost o no es una decisión que proviene de otro lugar :(

Con Boost.Mp11 , este es un breve resumen (como siempre):

using result = mp_product<
    type_list,
    type_list_1, type_list_2, type_list_3>;

Demostración .

Ok lo tengo. No es bonito pero funciona:

template<class ... T>
struct type_list{};

struct somestructA{};
struct somestructB{};

using type_list_1 = type_list<int, somestructA, char>;
using type_list_2 = type_list<somestructB>;
using type_list_3 = type_list<double, short, float>;

template<class TL1, class TL2>
struct add;

template<class ... T1s, class ... T2s>
struct add<type_list<T1s...>, type_list<T2s...>>
{
    using type = type_list<T1s..., T2s...>;
};

template<class ... TL>
struct concat;

template<class TL, class ... TLs>
struct concat<TL, TLs...>
{
    using type = typename add<TL, typename concat<TLs...>::type>::type;
};

template<class TL>
struct concat<TL>
{
    using type = TL;
};

static_assert(std::is_same_v<type_list<int, somestructA, char, double, short, float>, typename add<type_list_1, type_list_3>::type>);

template<class TL1, class TL2>
struct multiply_one;

// Prepends each element of T1 to the list T2.
template<class ... T1s, class ... T2s>
struct multiply_one<type_list<T1s...>, type_list<T2s...>>
{
    using type = typename concat<type_list<type_list<T1s, T2s...>...>>::type;
};

static_assert(std::is_same_v<
    type_list<
        type_list<int, double, short, float>,
        type_list<somestructA, double, short, float>,
        type_list<char, double, short, float>
        >,
    typename multiply_one<type_list_1, type_list_3>::type>);

// Prepends each element of TL to all type lists in TLL.
template<class TL, class TLL>
struct multiply_all;

template<class TL, class ... TLs>
struct multiply_all<TL, type_list<TLs...>>
{
    using type = typename concat<typename multiply_one<TL, TLs>::type...>::type;
};

static_assert(std::is_same_v<
    type_list<
        type_list<int, double, short, float>,
        type_list<somestructA, double, short, float>,
        type_list<char, double, short, float>
        >,
    typename multiply_all<type_list_1, type_list<type_list_3>>::type>);

static_assert(std::is_same_v<
    type_list<
        type_list<int, somestructB>,
        type_list<somestructA, somestructB>,
        type_list<char, somestructB>,
        type_list<int, double, short, float>,
        type_list<somestructA, double, short, float>,
        type_list<char, double, short, float>
        >,
    typename multiply_all<type_list_1, type_list<type_list_2, type_list_3>>::type>);

template<class TL, class ... TLs>
struct cartesian_product
{
    using type = typename multiply_all<TL, typename cartesian_product<TLs...>::type>::type;
};

template<class ... Ts>
struct cartesian_product<type_list<Ts...>>
{
    using type = type_list<type_list<Ts>...>;
};


using expected_result = type_list<
    type_list<int, somestructB, double>,
    type_list<somestructA, somestructB, double>,
    type_list<char, somestructB, double>,
    type_list<int, somestructB, short>,
    type_list<somestructA, somestructB, short>,
    type_list<char, somestructB, short>,
    type_list<int, somestructB, float>,
    type_list<somestructA, somestructB, float>,
    type_list<char, somestructB, float>
>;

static_assert(std::is_same_v<expected_result,
    cartesian_product<type_list_1, type_list_2, type_list_3>::type>);

https://godbolt.org/z/L5eamT

Dejé mis propias static_assertpruebas allí para ... Bueno, espero que me ayuden.

Además, estoy seguro de que tiene que haber una mejor solución. Pero este era el camino obvio "Sé que esto eventualmente conducirá a la meta". Eventualmente tuve que recurrir a agregar una concato más, estoy seguro de que podría usarse mucho antes para omitir la mayor parte del cruft.

Doblar expresiones al rescate otra vez

template<typename... Ts>
typelist<typelist<Ts>...> layered(typelist<Ts...>);

template<typename... Ts, typename... Us>
auto operator+(typelist<Ts...>, typelist<Us...>)
    -> typelist<Ts..., Us...>;

template<typename T, typename... Us>
auto operator*(typelist<T>, typelist<Us...>)
    -> typelist<decltype(T{} + Us{})...>;

template<typename... Ts, typename TL>
auto operator^(typelist<Ts...>, TL tl)
    -> decltype(((typelist<Ts>{} * tl) + ...));

template<typename... TLs>
using product_t = decltype((layered(TLs{}) ^ ...));

Y tu estas listo. Esto tiene el beneficio adicional sobre la recursividad de tener O (1) profundidad de instanciación.

struct A0;
struct A1;
struct B0;
struct B1;
struct C0;
struct C1;
struct C2;

using t1 = typelist<A0, A1>;
using t2 = typelist<B0, B1>;
using t3 = typelist<C0, C1, C2>; 

using p1 = product_t<t1, t2>;
using p2 = product_t<t1, t2, t3>;

using expect1 = typelist<typelist<A0, B0>,
                         typelist<A0, B1>,
                         typelist<A1, B0>,
                         typelist<A1, B1>>;

using expect2 = typelist<typelist<A0, B0, C0>,
                         typelist<A0, B0, C1>,
                         typelist<A0, B0, C2>,
                         typelist<A0, B1, C0>,
                         typelist<A0, B1, C1>,
                         typelist<A0, B1, C2>,
                         typelist<A1, B0, C0>,
                         typelist<A1, B0, C1>,
                         typelist<A1, B0, C2>,
                         typelist<A1, B1, C0>,
                         typelist<A1, B1, C1>,
                         typelist<A1, B1, C2>>;

static_assert(std::is_same_v<p1, expect1>);
static_assert(std::is_same_v<p2, expect2>);