模板之Typelists

快来打我* 2022-08-14 01:47 18阅读 0赞

### 1 Typelists 是一个只携带类型信息的列表 ###

它的实体是空的，不含任何状态，也未定义任何函数。

namespace TL
    {
    	template <class T, class U>
    	struct Typelist
    	{
    		typedef T Head;
    		typedef U Tail;
    	};
    }

Typelist 接受两个参数，我们总可以“将一个参数置换为另一个 Typelist 来达到无限延伸的目的。

问题：我们可以表达出持有两个或更多型别的 typelists ，但无法表达出持有零个或一个型别的typelist。怎样实现一个null list type？

实现：规定每个typelist 都必须以 **NullType** （前面有提到）结尾。 NullType 可视为一个结束记号，类似传统C 风格的 \\0 功能。

定义一个持有单一元素的 typelist 和 多个元素的 typelist 如下：

class NullType; // 只声明一个 NullType类型
    
    // one type
    typedef Typelist<int, NullType> OneTypeOnly;
    
    // CharList 
    typedef Typelist<char, Typelist<signed char, Typelist<unsigned char, NullType> > > CharList;

### 2 将 Typelist 的生成线性化 ###

#define TYPELIST_1(T1) Typelist<T1, NullType>
    #define TYPELIST_2(T1, T2) Typelist<T1, TYPELIST_1(T2) >
    #define TYPELIST_3(T1, T2, T3) Typelist<T1, TYPELIST_2(T2, T3) >
    #define TYPELIST_4(T1, T2, T3, T4) Typelist<T1, TYPELIST_3(T2, T3, T4) >
    ....
    #define TYPELIST_50(...) ...
    // 使用上述宏定义 SignedIntegrals
    typedef TYPELIST_4(signed char, short int, int, long int) SignedIntegrals;

### 3 计算长度 ###

// 计算长度
    template <class TList> struct Length;
    template <> struct Length < NullType > // null typelist 的长度为 0
    {
    	enum { value = 0 };
    };
    template <class T, class U>
    struct Length < Typelist<T, U> >
    {
    	enum { value = 1 + Length<U>::value };
    };

### 4 “C++编译期编程” 工具 ###

template & 编译器整数计算 & typedefs：

template，更明确地说是指 template specialization（模板特化）提供编译期间的 if 叙述。特化版本能够在 typelists 和其他型别之间形成差异。

Integer calculations （整数计算）提供真实的数值计算能力，用以从型别转为数值。但，所有编译期数值都是不可变的（immutable），一旦你为它定义了一个整数常数，例如一个枚举值，就不能再改变它（也就是不能重新赋予他值）。

typedefs 可被视为用来引进“具名的型别常数”（named type constants）。他们也是定以后就被冻结，不能将typedef 定义的符号重新定义为另一个型别。

### 5 编译器计算的特点 ###

编译器计算有两点特点，是它根本上不兼容于迭代。

所谓迭代是持有一个迭代器（iterator）并改变它，直到某些条件吻合。由于编译期间我们并没有“可以变化的任何东西”（mutable entities），所以无法实现“迭代”。因此，虽然 C++ 是一种极重要的语言，但任何编译期运算所依赖的技术明显让人联想到过去的纯粹函数型（functional）语言--那些语言不会改变数量内容。所以，模板中的运算由递归实现。