c++11模拟boost元占位符placeholder

时间 2019-11-18

标签 c++11 模拟 boost 占位符 placeholder 栏目 C&C++ 繁體版

原文原文链接

准备实现meta programming的fold函数，发现本身缺乏占位符实现，这样传入fold的transform op类（元函数）都不得不另外写个外覆类，其实我以为没啥很差，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的地方能有几回？但动了占位符这个念头，就想尝试实现一下。html

看一下实际情景：c++

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

咱们可能会但愿把push_back做为运算子传入fold_s中，从而实现循环迭代TList的每个元素，对其应用push_back。如：app

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

问题是，push_back并非一个类，只是一个声明，push_back<somelist, t>如此才是一个真正的类，而通常只有类才能做为实参传入。ide

最直接的作法是写个外覆类：函数

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

传入fold_s而后调用apply：spa

    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_wrap>::type;

咱们知道不少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也具备延迟的特性，类型计算直到fold_s真正应用apply时设计

才发生。这就是meta programming中实现lambada的手法。缺点是咱们必需要在使用lambda元类的地方都默认假设apply存在。相比于它的强大功能，由于c++ mpl的c++11

限制致使这个小不便，咱们就忍忍吧。code

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。其实就是有些人不但愿每次用flod_s时都要写个外覆类，他们但愿当flod_s须要传入push_backorm

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>就是咱们所讨论的特化的。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须要指定的位置。

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

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

那么在fold_s内当调用push_back::apply时，显然push_back必需要具有从参数列表中挑选指定参数的能力，天然的，这个任务就交给_1,_2占位符了。实现的办法你能够

去查看boost mpl库的作法，也可以使用我下边的作法（须要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。

至此让咱们把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。下面咱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。

让咱们把上面的代码中全部_1,_2的地方所有调换位置，获得一个新的特化：

    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。

如今你明白了吧，push_back<_1,_2>和push_back<_2,_1>这2个特化组合在一块儿，让咱们有了可以指称第一，第二个参数的能力。

这确实很是帅。很惋惜当参数个数n增加时，你须要覆盖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，

确实都是能够自动生成的。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 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)


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

#endif

View Code

在每一个你但愿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，默认占位符必须以自己数字结束）。以下例子

    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的要简洁了不少。固然还缺乏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。