C++自动化(模板元)编程基础与应用

时间：2006-06-16 11:29:29 来源：中国IT实验室作者：Linux联盟收集

段1,5)
        LOOP::execute();
        //将两个输出分成两行输出
        std::cout << std::endl;
        //(1)从2到5循环执行Function，范围[2,5)
        LOOP::execute();
        return 0;
}
#endif//CODE4
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//程序运行结果如下所示:
/*********************************************
1 2 3 4
2 3 4
************************************************/
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#if 0

    从CODE4中的代码我们成功的通过添加了一层外敷类实现了循环的初始值设置，但是我们
还是应当注意CODE4中的循环步长并不能够指定，所以在这里我们通过类似的方法来实现步长
的指定。详细代码见CODE5所示：

#endif
#ifdef CODE5
#include
//加入一个外覆层来传递额外的模板参数
template class Function,size_t start,size_t finish,size_t step>
struct LOOP
{
        static void execute()
        {
                //为了能够正确的计算出实际的循环终止变量，需要对给定的终止变量
                //进行计算，以满足正确的循环语义
                LOOP_BODY<(finish/step*step+start),true>::execute();
        }
private:
        //引入了一个布尔型的模板参数用来确定循环的终止条件
        template struct LOOP_BODY
        {
                static void execute()
                {
                        LOOP_BODYstart)>::execute();
                        Function::execute();
                }
        };
        //循环的终止语句，停止递归以结束循环
        template struct LOOP_BODY
        {
                static void execute(){}
        };
};
//为了模板化必须将原来的输出函数做成一个模板结构体
template struct Function
{
        static void execute()
        {//这里的n是编译期的结果，可以用来定义数组的
                int a[n+1];//这么做是为了证明n是编译期常量
                std::cout << sizeof(a)/sizeof(int)-1 << " " ;
        }
};
//下面是测试代码
int main()
{
        //下面的这行代码可以直观的理解为：
        //(1)从1到10循环执行Function，范围[1,10)，步长2
        LOOP::execute();
        //将两个输出分成两行输出
        std::cout << std::endl;
        //(1)从2到10循环执行Function，范围[2,10)，步长3
        LOOP::execute();
        //暂时还不能允许下面的逆向调用方式
        //LOOP::execute();
        return 0;
}
#endif//CODE5
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//程序运行结果如下所示:
/***********************************
1 3 5 7 9
2 5 8
**********************************/
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#if 0

    从CODE5的代码中可以看出明显存在一个缺陷：并不能够实现逆向的循环操作。这在类
型操作中并不是什么缺陷！因为在后续的章节的代码产生机制中并不需要逆向的循环操作
，所以为了使得本文尽量的简单，在这里并不讨论这个问题，这个问题留给读者思考，如
果在本类文章的后续章节中需要这个机制，那么我会在需要的地方实现之。

    从CODE5的运行结果来看，CODE5的实现已经满足了我们日常编码的需要了，实际上用
这里介绍的方法还可以非常容易的实现许许多多的循环语句，包括FOR循环，WHILE循环等
等，但是需要注意的是：采用模板元编程主要是用来实现自己的功能代码的，使用这里介
绍的循环代码已经可以满足后面进行代码生成的需要了。所以本文的静态循环代码介绍也
可以到此打住了。

#if 0vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    在前面的两章里面讨论了C++模板元作为C++的一门二级语言的问题，并给出了常用的vDTLinux联盟
程序设计语言的语素的实现，是一个完备的体系。总的来说，前面的章节里面是采用了下vDTLinux联盟
面的方法来实现这些语素的：vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (1)整数计算结果通过enum变量进行保存vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (2)类型计算结果通过typedef进行保存vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (3)?:运算符可用来实现静态整型表达式的选择功能vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (4)模板特化可用来实现静态类型表达式的选择功能vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (5)模板递归可用来实现静态循环，循环变化元素只能够是整数vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (6)通过整数可以映射到类型，所以循环变化元素也可以间接为类型vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    这一章里面我们将要讨论另外的问题，所采用的方法也是这些方法。那么本文将要讨vDTLinux联盟
论的问题是：vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    如何实现类型循环，也就是上面总结出来的第(6)种技巧。vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    关于这一点的讨论，我认真参考了<>一书的Typelist，在本文中vDTLinux联盟
将会以cons来表达类型列表的概念，并对<>一书的Typelist相关的操vDTLinux联盟
作进行精简，得到我们将会在生成代码的过程中使用的模板元函数。不用的根本不会考虑vDTLinux联盟
，所以为了使撤销和重做库尽可能的独立些，所以我不采用Loki库，这样使得该撤销和重vDTLinux联盟
做库的安装比较简单。vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    为此，首先实现一个类型串类型名叫cons，代码如下：vDTLinux联盟
    vDTLinux联盟
#endifvDTLinux联盟
vDTLinux联盟
#ifdef CODE_NOTEvDTLinux联盟
//cons的实现，采用和STL类似的类型命名方式vDTLinux联盟
template vDTLinux联盟
struct consvDTLinux联盟
{vDTLinux联盟
        typedef FirstType first_type;vDTLinux联盟
        typedef SecondType second_type;vDTLinux联盟
};vDTLinux联盟
//有了上面的cons的实现，现在就可以很容易的将类型放入到这个串中了：vDTLinux联盟
typedef consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        double> > > > > CONS;vDTLinux联盟
//上面的代码定义了一个6中基本类型作为元素的类型串CONS，那么该怎么实现对上面的类vDTLinux联盟
//型的操作呢？仔细想想C语言里面的字符串是如何处理字符串的终结的啊！呵呵可能你已vDTLinux联盟
//经想到了，需要一个特殊的终结符，对了，为了能够操作上面的类型容器我们需要定义vDTLinux联盟
//一个终结符类型：vDTLinux联盟
struct null_type;vDTLinux联盟
//有了上面的null_type，现在的类型容器CONS重新表述如下：vDTLinux联盟
typedef consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        consvDTLinux联盟
        null_type> > > > > > CONS;vDTLinux联盟
#endif//CODE_NOTEvDTLinux联盟
vDTLinux联盟
#if 0vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    有了上面的cons类型和终结符已经可以用来表达类型串的概念了，既然有了类型串，vDTLinux联盟
那就应该有类型串的相关操作，这里我们首先考虑的是，这些操作将会应用到什么地方？vDTLinux联盟
考虑一下如何使用前面的LOOP静态循环来遍历cons串中的所有类型呢？很显然通过本文开vDTLinux联盟
头对前文的总结(5)我们知道静态LOOP循环可以变化的只能是整数，那么很自然的为了能够vDTLinux联盟
实现类型遍历必须实现整数和类型的映射和反映射元函数。一种直接的方式就是根据索引vDTLinux联盟
值得到cons串中的每一个类型，这样就需要至少两个元函数来完成这种循环，这两个元函vDTLinux联盟
数分别是：vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (a)length元函数，用来获得cons串的长度vDTLinux联盟
    vDTLinux联盟
    (b)type元函数，用来根据索引值得到相应的cons串在该位置的类型vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    有了上面的两个元函数就可以很方便的使用LOOP静态循环来实现类型遍历的过程了。vDTLinux联盟
现面来看看如何实现这两个元函数：在给出这两个元函数的实现之前，为了明确起见，需vDTLinux联盟
要准确定义这两个元函数的返回值的意义vDTLinux联盟
vDTLinux联盟
    (length)根据具体的CONS类型得到的是cons串的长度，这个长度指的是不包括类型串vDTLinux联盟
结束符的元素个数，这一点和C字符串的strlen库函数的行为类似�

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