C++模板元编程

本来想把scanr，foldr什么的都写了的，一想太麻烦了，就算了，模板元编程差不多也该结束了，离开学还有10天，之前几天部门还要纳新什么的，写不了几天代码了，所以赶紧把这个结束掉，明天继续抄轮子叔的Win32库去。

逻辑结构和递归说白了就是做了一个If，一个For_N，If就和Excel里的If一样，For_N是把一个模板结构迭代N遍，为了所谓的方便，把If做成了宏，写起来还挺有意思的

 1 template<typename TTest, typename TTrue, typename TFalse>
 2 struct If;
 3 
 4 template<typename TTrue, typename TFalse>
 5 struct If<Bool<true>, TTrue, TFalse>
 6 {
 7     using Result = TTrue;
 8 };
 9 
10 template<typename TTrue, typename TFalse>
11 struct If<Bool<false>, TTrue, TFalse>
12 {
13     using Result = TFalse;
14 };
15 
16 template<typename TTimes, template<typename TResult> typename TProc, typename TDefVal>
17 struct FOR_N;
18 
19 template<template<typename TResult> typename TProc, typename TDefVal, int VTimes>
20 struct FOR_N<Int<VTimes>, TProc, TDefVal>
21 {
22     using Result = typename TProc<
23         typename FOR_N<
24             Int<VTimes - 1>,
25             TProc,
26             TDefVal
27         >::Result
28     >::Result;
29 };
30 
31 template<template<typename TResult> typename TProc, typename TDefVal>
32 struct FOR_N<Int<0>, TProc, TDefVal>
33 {
34     using Result = typename TDefVal;
35 };
36 
37 #if defined SIMPLIFIED_TML
38 
39 #define IF If<
40 #define THEN ,
41 #define ELSE ,
42 #define NOELSE , void
43 #define NOTHEN , void
44 #define ENDIF >::Result
45 #define ELIF ELSE IF
46 
47 #endif

用法就不给了，不会写单元测试

然后是列表的又一部分零碎的东西，Filter就是按照给定的一元谓词筛选整个列表，MapNone和FilterNone属于什么也不做/直接返回true的默认操作，ListGeneration是从给定的列表中生成列表，就像haskell的列表推导式一样，说白了就是Filter一下再Map一下，组合起来挺有意思的，Range就是给定一个类型和上下界，生成一个连续的区间，这里突然想到还可以自定义步长，懒得改了就这样。

 1 template<template<typename TArg> typename TFilter, typename T>
 2 struct ListFilter;
 3 
 4 template<template<typename TArg> typename TFilter, typename... TArgs>
 5 struct ListFilter<TFilter, List<TArgs...>>
 6 {
 7     using Param = List<TArgs...>;
 8     using Result = typename ListConnect<
 9         typename If<
10             typename TFilter<typename Param::First>::Result,
11             List<typename Param::First>,
12             List<>
13         >::Result,
14         typename ListFilter<
15             TFilter, 
16             typename Param::Rest
17         >::Result
18     >::Result;
19 };
20 
21 template<template<typename TArg> typename TFilter, typename TLast>
22 struct ListFilter<TFilter, List<TLast>>
23 {
24     using Param = List<TLast>;
25     using Result = typename If<
26         typename TFilter<typename Param::First>::Result,
27         List<typename Param::First>,
28         List<>
29     >::Result;
30 };
31 
32 template<typename T>
33 struct MapNone
34 {
35     using Result = T;
36 };
37 
38 template<typename T>
39 struct FilterNone
40 {
41     using Result = Bool<true>;
42 };
43 
44 template<template<typename TVal> typename TProcToVal, template<typename TVal> typename TFilterProc, typename... TSeq>
45 struct ListGeneration;
46 
47 template<template<typename TVal> typename TProcToVal, template<typename TVal> typename TFilterProc, typename... TSeq>
48 struct ListGeneration<TProcToVal, TFilterProc, List<TSeq...>>
49 {
50     using FilterResult = typename ListFilter<TFilterProc, List<TSeq...>>::Result;
51     using Result = typename ListMap<TProcToVal, FilterResult>::Result;
52 };
53 
54 template<typename TType, TType VBegin, TType VEnd, TType VCurr = VBegin>
55 struct Range
56 {
57     using Result = typename ListConnect<
58         List<PODType<TType, VCurr>>, 
59         typename If<
60             Bool<VCurr < VEnd>, 
61             typename Range<TType, VBegin, VEnd, VCurr + 1>::Result,
62             List<>
63         >::Result
64     >::Result;
65 };

用起来还算很爽

1 ListGeneration<Mul2, FilterNone, Range<int, 0, 63>::Result>::Result list2;

Mul2是一个定义好的操作，就是接受一个类型值，然后把他乘以2，C++模板的递归层数最多不能超过255原来是指整个表达式的递归层数啊，我这里上界最多写到63就不能写下去了。

SFINAE，模板替换失败不是一个错误，在编译器根据模板寻找重载函数的时候，如果一个重载的模板替换失败，那么编译器会去寻找其他的重载，直到最后找不到了再报错，由此可以通过一组函数重载过一个过滤器，根据不同的模板参数执行做不同的返回值，通过返回值来达到类型筛选和查错的目的。

C++17的Concept也是基于SFINAE的，好激动。

只看了type SFINAE，expression的还没看，也不准备看了，感觉没什么卵用，还是过段时间买那本C++模板元编程系统学习一下吧。

这里翻译了一下cppreference.com上的东西：

以下属于SFINAE错误

尝试实例化一个包含多个不同长度包的包扩展（没看懂，这是什么意思）
尝试创建一个void数组，引用的数组，函数的数组，抽象类的数组，负数或零长度的数组
尝试在::运算符左侧使用一个非类或枚举类型
尝试使用一个类型的成员，若：尝试创建一个指向引用的指针
- 该类型不包含此成员
- 在需要类型的地方，这个成员不是类型
- 在需要模板的地方，这个成员不是模板类型
- 在需要非类型的地方，这个成员不是非类型
尝试创建一个void引用
尝试创建一个指向T的成员的指针，但T不是类类型
尝试给非类型模板参数一个错误类型的值
尝试在以下情形进行一个无效转换：尝试创建一个参数是void类型的函数
- 在模板参数表达式中
- 在函数声明表达式中
尝试创建一个返回函数或数组的函数
尝试创建一个const volatile修饰的函数
尝试创建一个参数或返回值是抽象类的函数

自己也没写什么东西，对这套路子不是很熟，等我把C++那些奇怪的语法和指针声明什么的弄明白了这里也就该差不多了。