现代C++之模板元编程(今天写个If与While)
现代C++之模板元编程(今天写个If与While)
公众号guangcity
发布于 2020-02-13 11:45:27
发布于 2020-02-13 11:45:27
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现代C++之模板元编程(今天写个If与While)
0.导语
今天就放轻松，有可能代码写的看的很晦涩，自己多敲几遍即可，下面来进入正文，如何使用模板元编程实现IF与WHILE。
1.IF实现
我们想要的目标如下：
// 加减
template<bool cond, int nums1, int nums2>
struct addSub {
static const auto RES = IF<cond, Add_<nums1, nums2>, Sub_<nums1, nums2>>::result::value;
};
// 调用
cout << addSub<true, 10, 2>::RES << endl;
当IF条件成立就将两数相加，否则两数相减，就是IF...Then...Else...的逻辑。
首先声明一个空的结构体：
template<bool cond,
typename Then,
typename Else>
struct IF;
我们想一下，当IF中的cond条件成立，是不是输出结果就是Then，否则结果就是Else，因此我们只需要获取这两个即可呗。
因此，引出两个偏特化版本：
- 条件成立
template<typename Then,
typename Else>
struct IF<true, Then, Else> {
typedef Then result;
};
- 条件失败
template<typename Then,
typename Else>
struct IF<false, Then, Else> {
typedef Else result;
};
这个搞定了，现在就简单了，编写Then是什么，Else是什么不就得了，因此又得到：
template<int nums1, int nums2>
struct Add_ {
static const int value = nums1 + nums2;
};
template<int nums1, int nums2>
struct Sub_ {
static const int value = nums1 - nums2;
};
最后我们一封装，就是下面这个：
template<bool cond, int nums1, int nums2>
struct addSub {
static const auto RES = IF<cond, Add_<nums1, nums2>, Sub_<nums1, nums2>>::result::value;
};
然后一调用：
addSub<true, 10, 2>::RES
我们的模板实现IF就完成了，哈哈～
除此之外，也可以编写其他需求：
例如：判断输入的数的奇偶性。
// 判断奇数与偶数
template<int N>
struct isEven {
static const auto RES = IF<N & 1 == 0, true_type, false_type>::result::value;
};
调用：
cout << isEven<10>::RES << endl;
2.WHILE实现
有了IF，WHILE就水到渠成。
原理是一毛一样！
例如：求0~n的和。
template<int n>
struct Sum {
typedef SumLoop<0, n> type;
};
// 调用
cout << While<Sum<6>::type>::type::value << endl;
因此编写While就成了关键。里面的Sum是判断的条件。
故模仿IF编写，我们先声明一个WhileLoop：
template<bool condition,
typename Body>
struct WhileLoop;
紧接着，两个偏特化：
- 条件成立
template<typename Body>
struct WhileLoop<true, Body> {
typedef typename WhileLoop<
Body::cond_value,
typename Body::next_type>::type
type;
};
此处需要注意：针对while来说，条件成立后，是不断的循环，直到条件不满足，因此这里的true取Body的cond_value成员，而body取Body的next_type，在之后编写循环条件的时候，需要包含这两个。
- 条件否定
template<typename Body>
struct WhileLoop<false, Body> {
typedef
typename Body::res_type type;
};
直接把Body的res_type进行返回，便是最后的结果。
最后，编写循环所需的内容：
template<int result, int n>
struct SumLoop {
// 循环的条件
static const bool cond_value =
n != 0;
// 循环后的结果
static const int res_value =
result;
// 循环时的状态
typedef my::integral_constant<
int, res_value>
res_type;
// 循环执行一次时的状态
typedef SumLoop<result + n, n - 1>
next_type;
};
这里integral_constant可以是自己写的，也可以是std里面的。
namespace my {
template<class T, T v>
struct integral_constant {
static const T value = v;
typedef T value_type;
typedef integral_constant<T, v> type;
};
}
integral_constant就是对模板参数进行了重新命名，非常简单。
然后，调用：
cout << While<Sum<6>::type>::type::value << endl;
在C++14之后，有了下面语法，因此上述调用可以被简化：
template<int n>
using Sum_t = SumLoop<0, n>;
// 调用
cout << While_t<Sum_t<6>>::type::value << endl;
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原始发表：2020-01-11，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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