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c++11模拟boost中元占位符

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, 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

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
View Code

在每个你希望支持占位符的类定义后边,加上这句宏,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。

 

c++11模拟boost中元占位符