¿Cómo puedo obtener la profundidad de un std :: vector multidimensional en tiempo de compilación?

Tengo una función que toma una std::vectordimensión multidimensional y requiere que se pase la profundidad (o el número de dimensiones) como parámetro de plantilla. En lugar de codificar este valor, me gustaría escribir una constexprfunción que tome std::vectory devuelva la profundidad como unsigned integervalor.

Por ejemplo:

std::vector<std::vector<std::vector<int>>> v =
{
    { { 0, 1}, { 2, 3 } },
    { { 4, 5}, { 6, 7 } },
};

// Returns 3
size_t depth = GetDepth(v);

Sin embargo, esto debe hacerse en tiempo de compilación porque esta profundidad se pasará a la función de plantilla como un parámetro de plantilla:

// Same as calling foo<3>(v);
foo<GetDepth(v)>(v);

¿Hay alguna forma de hacer esto?

Un clásico problema de plantillas. Aquí hay una solución simple como la biblioteca estándar de C ++. La idea básica es tener una plantilla recursiva que contará una por una cada dimensión, con un caso base de 0 para cualquier tipo que no sea un vector.

#include <vector>
#include <type_traits>

template<typename T>
struct dimensions : std::integral_constant<std::size_t, 0> {};

template<typename T>
struct dimensions<std::vector<T>> : std::integral_constant<std::size_t, 1 + dimensions<T>::value> {};

template<typename T>
inline constexpr std::size_t dimensions_v = dimensions<T>::value; // (C++17)

Entonces puedes usarlo así:

dimensions<vector<vector<vector<int>>>>::value; // 3
// OR
dimensions_v<vector<vector<vector<int>>>>; // also 3 (C++17)

Editar:

Ok, he terminado la implementación general para cualquier tipo de contenedor. Tenga en cuenta que definí un tipo de contenedor como cualquier cosa que tenga un tipo de iterador bien formado según la expresión begin(t)donde std::beginse importa para la búsqueda de ADL y tes un valor de tipo l T.

Aquí está mi código junto con comentarios para explicar por qué funcionan las cosas y los casos de prueba que utilicé. Tenga en cuenta que esto requiere C ++ 17 para compilar.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>
#include <type_traits>

using std::begin; // import std::begin for handling C-style array with the same ADL idiom as the other types

// decide whether T is a container type - i define this as anything that has a well formed begin iterator type.
// we return true/false to determing if T is a container type.
// we use the type conversion ability of nullptr to std::nullptr_t or void* (prefers std::nullptr_t overload if it exists).
// use SFINAE to conditionally enable the std::nullptr_t overload.
// these types might not have a default constructor, so return a pointer to it.
// base case returns void* which we decay to void to represent not a container.
template<typename T>
void *_iter_elem(void*) { return nullptr; }
template<typename T>
typename std::iterator_traits<decltype(begin(*(T*)nullptr))>::value_type *_iter_elem(std::nullptr_t) { return nullptr; }

// this is just a convenience wrapper to make the above user friendly
template<typename T>
struct container_stuff
{
    typedef std::remove_pointer_t<decltype(_iter_elem<T>(nullptr))> elem_t;    // the element type if T is a container, otherwise void
    static inline constexpr bool is_container = !std::is_same_v<elem_t, void>; // true iff T is a container
};

// and our old dimension counting logic (now uses std:nullptr_t SFINAE logic)
template<typename T>
constexpr std::size_t _dimensions(void*) { return 0; }

template<typename T, std::enable_if_t<container_stuff<T>::is_container, int> = 0>
constexpr std::size_t _dimensions(std::nullptr_t) { return 1 + _dimensions<typename container_stuff<T>::elem_t>(nullptr); }

// and our nice little alias
template<typename T>
inline constexpr std::size_t dimensions_v = _dimensions<T>(nullptr);

int main()
{
    std::cout << container_stuff<int>::is_container << '\n';                 // false
    std::cout << container_stuff<int[6]>::is_container<< '\n';               // true
    std::cout << container_stuff<std::vector<int>>::is_container << '\n';    // true
    std::cout << container_stuff<std::array<int, 3>>::is_container << '\n';  // true
    std::cout << dimensions_v<std::vector<std::array<std::vector<int>, 2>>>; // 3
}

Suponiendo que un contenedor es cualquier tipo que tenga value_typey iteratortipos de miembros (los contenedores de biblioteca estándar satisfacen este requisito) o una matriz de estilo C, podemos generalizar fácilmente la solución de Cruz Jean :

template<class T, typename = void>
struct rank : std::integral_constant<std::size_t, 0> {};

// C-style arrays
template<class T>
struct rank<T[], void> 
    : std::integral_constant<std::size_t, 1 + rank<T>::value> {};

template<class T, std::size_t n>
struct rank<T[n], void> 
    : std::integral_constant<std::size_t, 1 + rank<T>::value> {};

// Standard containers
template<class T>
struct rank<T, std::void_t<typename T::iterator, typename T::value_type>> 
    : std::integral_constant<std::size_t, 1 + rank<typename T::value_type>::value> {};

int main() {
    using T1 = std::list<std::set<std::array<std::vector<int>, 4>>>;
    using T2 = std::list<std::set<std::vector<int>[4]>>;

    std::cout << rank<T1>();  // Output : 4
    std::cout << rank<T2>();  // Output : 4
}

Los tipos de contenedores pueden restringirse aún más si es necesario.

Puede definir la siguiente plantilla de clase vector_depth<>que coincida con cualquier tipo:

template<typename T>
struct vector_depth {
   static constexpr size_t value = 0;
};

Esta plantilla principal corresponde al caso base que finaliza la recursión. Luego, defina su especialización correspondiente para std::vector<T>:

template<typename T>
struct vector_depth<std::vector<T>> {
   static constexpr size_t value = 1 + vector_depth<T>::value;
};

Esta especialización coincide con std::vector<T>y corresponde al caso recursivo.

Finalmente, defina la plantilla de función GetDepth(), que recurre a la plantilla de clase anterior:

template<typename T>
constexpr auto GetDepth(T&&) {
   return vector_depth<std::remove_cv_t<std::remove_reference_t<T>>>::value;
}

Ejemplo:

auto main() -> int {
   int a{}; // zero depth
   std::vector<int> b;
   std::vector<std::vector<int>> c;
   std::vector<std::vector<std::vector<int>>> d;

   // constexpr - dimension determinted at compile time
   constexpr auto depth_a = GetDepth(a);
   constexpr auto depth_b = GetDepth(b);
   constexpr auto depth_c = GetDepth(c);
   constexpr auto depth_d = GetDepth(d);

   std::cout << depth_a << ' ' << depth_b << ' ' << depth_c << ' ' << depth_d;
}

La salida de este programa es:

0 1 2 3