c++11模拟boost元占位符 – 饭后温柔

准备实现meta programming的fold函数,发现自己缺少占位符实现,这样传入fold的transform op类(元函数)都不得不另外写个外覆类,其实我觉得没啥不好,简单直接,说实话干扰什么的没那么严重,一个功能块里能用fold的地方能有几次?但动了占位符这个念头,就想尝试实现一下。

看一下实际情景:

template<typename TList, typename Init, class TransformOp>
struct fold_s {};

我们可能会希望把push_back作为运算子传入fold_s中,从而实现循环迭代TList的每一个元素,对其应用push_back。如:

using type = fold_s<typelist<int, float, char>, nullist, push_back>::type;

问题是,push_back并不是一个类,只是一个声明,push_back<somelist, t>如此才是一个真正的类,而一般只有类才能作为实参传入。

最直接的做法是写个外覆类:

struct push_back_wrap
{
template<typename TList, typename T>
struct apply
{
using type = typename mpl::push_back<TList, T>::type;
};
};

传入fold_s然后调用apply:

template<typename TList, typename Init, class TransformOp>
struct fold_s
{
using sometype = typename TransformOp::apply<TList, T>::type;
};

using type = fold_s<typelist<int, float, char>, nullist, push_back>::type;

我们知道很多函数语言的一个特征就是延迟计算。此处push_back_wrap中的嵌套类apply,使得push_back_wrap也具有延迟的特性,类型计算直到fold_s真正应用apply时

才发生。这就是meta programming中实现lambada的手法。缺点是我们必须要在使用lambda元类的地方都默认假设apply存在。相比于它的强大功能,因为c++ mpl的

限制导致这个小不便,我们就忍忍吧。

以上说明了一个占位符将要应用的情境。下面就开始no zuo no die的处理吧。其实就是有些人不希望每次用flod_s时都要写个外覆类,他们希望当flod_s需要传入push_back

时就直接传入push_back,好看好记些。很明显那只能传入一个push_back的特化了。

fold< vector<int, float, char>, vector<>, push_back<_1, _2> >::type;

上边的_1,_2就是占位符了。push_back<_1, _2>就是我们所讨论的特化的。显然_1, _2是个类,在上述语句中分别指vector<>,int,总之占位符将指定你需要指定的位置。

这个特化既然取代了外覆类,那它必然提供了相似的功能。也就是push_back必然是个类型延迟的元函数类,它具有类似下面的结构:

struct push_back<…>
{
struct apply
{
type…
};
};

那么在fold_s内当调用push_back::apply时,显然push_back必须要具备从参数列表中挑选指定参数的能力,自然的,这个任务就交给_1,_2占位符了。实现的办法你可以

去查看boost mpl库的做法,也可使用我下边的做法(需要c++11支持):

#ifndef HI_MPL_PLACEHOLDERS_H_INCLUDED
#define HI_MPL_PLACEHOLDERS_H_INCLUDED

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
namespace hi { namespace mpl {

//surport palceholders is too painful
namespace placeholders
{
namespace helper
{
template<typename… TList> struct arglist { };
typedef arglist<> nullargs;

template<unsigned int N, typename… TList> struct at;

template<unsigned int N, typename T, typename… TList>
struct at< N, arglist<T, TList…> >
{
typedef typename at< N – 1, arglist<TList…> >::type type;
};

template<typename T, typename… TList>
struct at< 0, arglist<T, TList…> >
{
typedef T type;
};

} // end of placeholders::helper

template<int n> struct Arg
{
template<typename … TList>
struct apply
{
using type = typename helper::at<n – 1, helper::arglist<TList…> >::type;
};

private:

};

using _1 = Arg<1>;
using _2 = Arg<2>;
using _3 = Arg<3>;
using _4 = Arg<4>;
} // end of placeholders

}
}
#endif

如上,_1::apply<int, char, float>::type为int,  _2::apply<int, char, float>::type为char。若不太清楚原理请参考:
http://www.cnblogs.com/flytrace/p/3551414.html

以上要注意的arglist是从0开始索引的,而外部Arg是从1开始索引的。

至此让我们把push_back<_1, _2>完成:

template<>
struct push_back< _1, _2 >
{
template<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename push_back<
typename _1::apply<TList…>::type,
typename _2::apply<TList…>::type>::type;
};
};

fold_s把固定的一堆参数传入时,push_back总能挑选到正确位置的参数。下面我们来看看一个奇妙的改变,这将会让你恍然大悟_1, _2占位符的设计和来历。

让我们把上面的代码中所有_1,_2的地方全部调换位置,得到一个新的特化:

template<>
struct push_back< _2, _1 >
{
template<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename push_back<
typename _2::apply<TList…>::type,
typename _1::apply<TList…>::type>::type;
};
};

使用这个新特化时,fold_s传入的第二个参数将被放到push_back的第一个参数位置,而_2位于push_back第一个参数的样子正好很形象的描述了这个行为。

现在你明白了吧,push_back<_1,_2>和push_back<_2,_1>这2个特化组合在一起,让我们有了能够指称第一,第二个参数的能力。

这确实非常帅。很可惜当参数个数n增长时,你需要覆盖n!种特化。参数为5时你将不得不写120个特化。boost使用preprocessor来自动生成这些类,你仔细观察上述类的结构,

确实都是可以自动生成的。我表示看了preprocessor几眼就要瞎掉,有兴致再研究。下面是我写的更简单的自动构造宏:

#ifndef HI_MPL_SUPPORT_LAMBDA_H_INCLUDE
#define HI_MPL_SUPPORT_LAMBDA_H_INCLUDE

#define STRINGLIZE_CAT_TOKEN(s1, s2, token) s1##token##s2
#define STRINGLIZE_CAT(s1, s2) s1##s2

#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL(n, prefix)
ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_##n(prefix)

#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_1(prefix) prefix##1
#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_2(prefix) prefix##1, prefix##2
#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_3(prefix) prefix##1, prefix##2, prefix##3
#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_4(prefix) prefix##1, prefix##2, prefix##3, prefix##4
#define ENUM_SHIFTED_PARAMS_MPL_5(prefix) prefix##1, prefix##2, prefix##3, prefix##4, prefix##5

#define SUPPORT_LAMBDA(classname, n, prefix)
SUPPORT_LAMBDA_##n(classname, prefix)

#define SUPPORT_LAMBDA_1_IMPL(classname, A1)
template
<>
struct classname##< A1 >
{
template
<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename classname##<
typename A1::apply
<TList…>::type>::type;
};
};

#define SUPPORT_LAMBDA_2_IMPL(classname, A1, A2)
template
<>
struct classname##< A1, A2 >
{
template
<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename classname##<
typename A1::apply
<TList…>::type,
typename A2::apply
<TList…>::type>::type;
};
};

#define SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, A1, A2, A3)
template
<>
struct classname##< A1, A2, A3 >
{
template
<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename classname##<
typename A1::apply
<TList…>::type,
typename A2::apply
<TList…>::type,
typename A3::apply
<TList…>::type>::type;
};
};

#define SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, A1, A2, A3, A4)
template
<>
struct classname##< A1, A2, A3, A4 >
{
template
<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename classname##<
typename A1::apply
<TList…>::type,
typename A2::apply
<TList…>::type,
typename A3::apply
<TList…>::type
typename A4::apply
<TList…>::type>::type;
};
};

#define SUPPORT_LAMBDA_5_IMPL(classname, A1, A2, A3, A4, A5)
template
<>
struct classname##< A1, A2, A3, A4, A5 >
{
template
<typename… TList>
struct apply
{
using type = typename classname##<
typename A1::apply
<TList…>::type,
typename A2::apply
<TList…>::type,
typename A3::apply
<TList…>::type
typename A4::apply
<TList…>::type
typename A5::apply
<TList…>::type>::type;
};
};

#define SUPPORT_LAMBDA_1(classname, P)
SUPPORT_LAMBDA_1_IMPL(classname, P##
1)

#define SUPPORT_LAMBDA_2(classname, P)
SUPPORT_LAMBDA_2_IMPL(classname, P##
1, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_2_IMPL(classname, P##
2, P##1)

#define SUPPORT_LAMBDA_3(classname, P)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
1, P##2, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
1, P##3, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
2, P##1, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
2, P##3, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
3, P##1, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_3_IMPL(classname, P##
3, P##2, P##1)

#define SUPPORT_LAMBDA_4(classname, P)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##2, P##3, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##2, P##4, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##3, P##2, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##3, P##4, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##4, P##3, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
1, P##4, P##2, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##1, P##3, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##1, P##4, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##3, P##1, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##3, P##4, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##4, P##1, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
2, P##4, P##3, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##1, P##2, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##1, P##4, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##2, P##1, P##4)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##2, P##4, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##4, P##1, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
3, P##4, P##2, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##1, P##2, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##1, P##3, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##2, P##1, P##3)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##2, P##3, P##1)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##3, P##1, P##2)
SUPPORT_LAMBDA_4_IMPL(classname, P##
4, P##3, P##2, P##1)

#endif

在每个你希望支持占位符的类定义后边,加上SUPPORT_LAMBDA这句宏,填入参数总数,占位符前缀(可包含命名空间,默认占位符必须以本身数字结束)。如下例子

template<typename T, typename… TList> struct push_back;

template<typename T, typename… TList>
struct push_back< typelist<TList…>, T>
{
typedef typelist
<TList…, T> type;
};

template<>
struct push_back< nulllist >
{
typedef nulllist type;
};

SUPPORT_LAMBDA(push_back, 2, placeholders::_);

以上这一套实现占位符的办法,比boost的要简洁了很多。当然还缺少匿名占位符这样的手法,这里提供一个简易的思路,望你有所得。

 

本文链接:c++11模拟boost元占位符,转载请注明。



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