C++元编程与容器技术详解

# C++元编程与容器技术详解 ## 1. 高阶元函数的创建 高阶函数是指那些接受其他函数作为输入参数，或者返回其他函数的函数。例如： ```cpp function_t higher_order_function1(); void higher_order_function2(function_t f); function_t higher_order_function3(function_t f); ``` 我们尝试创建一个名为`coalesce`的高阶元函数，它接受两个类型和两个元函数。该元函数将第一个类型参数应用于第一个元函数，并将结果类型与`boost::mpl::false_`类型元函数进行比较。如果结果类型是`boost::mpl::false_`，则返回将第二个类型参数应用于第二个元函数的结果；否则，返回第一个结果类型。 ### 1.1 操作步骤 1. **包含必要的头文件**： ```cpp #include <boost/mpl/apply.hpp> #include <boost/mpl/if.hpp> #include <boost/type_traits/is_same.hpp> ``` 2. **评估函数**： ```cpp template <class Param1, class Param2, class Func1, class Func2> struct coalesce { typedef typename boost::mpl::apply<Func1, Param1>::type type1; typedef typename boost::mpl::apply<Func2, Param2>::type type2; ``` 3. **选择正确的结果类型**： ```cpp typedef typename boost::mpl::if_< boost::is_same< boost::mpl::false_, type1>, type2, type1 >::type type; }; ``` ### 1.2 使用示例 ```cpp #include <boost/static_assert.hpp> #include <boost/mpl/not.hpp> using boost::mpl::_1; using boost::mpl::_2; typedef coalesce< boost::mpl::true_, boost::mpl::true_, boost::mpl::not_<_1>, boost::mpl::not_<_1> >::type res1_t; BOOST_STATIC_ASSERT((!res1_t::value)); typedef coalesce< boost::mpl::true_, boost::mpl::false_, boost::mpl::not_<_1>, boost::mpl::not_<_1> >::type res2_t; BOOST_STATIC_ASSERT((res2_t::value)); ``` ### 1.3 工作原理 编写高阶元函数的主要问题是处理占位符。因此，我们不应直接调用`Func1<Param1>::type`，而应使用`boost::apply`元函数，它接受一个函数和最多五个参数，并将这些参数传递给该函数。你可以通过定义`BOOST_MPL_LIMIT_METAFUNCTION_ARITY`宏来配置`boost::mpl::apply`以接受更多参数。 ### 1.4 流程图 ```mermaid graph TD; A[开始] --> B[包含必要头文件]; B --> C[评估函数]; C --> D[选择结果类型]; D --> E[使用高阶元函数]; E --> F[结束]; ``` ## 2. 元函数的惰性求值 惰性求值意味着函数在真正需要其结果之前不会被调用。以下是一个示例，展示了惰性求值在编写元函数时的重要性。 ### 2.1 操作步骤 1. **包含必要的头文件**： ```cpp #include <boost/mpl/apply.hpp> #include <boost/mpl/eval_if.hpp> #include <boost/mpl/identity.hpp> ``` 2. **定义函数**： ```cpp template <class Func, class Param, class Cond, class Fallback> struct apply_if { typedef typename boost::mpl::apply< Cond, Param >::type condition_t; ``` 3. **注意事项**： ```cpp typedef boost::mpl::apply<Func, Param> applied_type; ``` 4. **评估表达式**： ```cpp typedef typename boost::mpl::eval_if_c< condition_t::value, applied_type, boost::mpl::identity<Fallback> >::type type; }; ``` ### 2.2 使用示例 ```cpp #include <boost/static_assert.hpp> #include <boost/type_traits/is_integral.hpp> #include <boost/type_traits/make_unsigned.hpp> #include <boost/type_traits/is_same.hp ```