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衔引 原理毕，复用续。历观编程概念，避及重复，提其不变，于迭代与递归为甚。产生式元编程，乃欲自动产生百千代码，迭代递归，自是重要组件，不可不备。 本章以 FOR_EACH 为例，渐次派生问题，引出技术要点，实现强大组件。 迭代 FOR_EACH 用来迭代数据集合，依次取出数据，后调用函数处理。参数易定，一个回调函数加上可变参数。代码表示： #define FOR_EACH(call, …) // Invoke FOR_EACH(Foo, 1, 2, 3) 实现需逐个取出可变宏参数，调用 Foo() 处理。上章已讲解重载之实现法，此乃条件逻辑在宏中的表示法。无循环时，递归思想便是拆解参数包的唯一方式，将重载实现法与递归思想结合起来，即可达逐个取参数之效。 遂可如此表示： #define _FOR_EACH_1(call, x) call(x) #define _FOR_EACH_2(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_1(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_3(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_2(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_4(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_3(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_5(call, x, …)… Continue Reading 《产生式元编程》第二章 自复用代码生成技

引言 自 C 以来，宏为代码生成工具。至 C++98 则有模板，泛型编程日益盛行。迄于 C++20，引编译期表达式，添 Concepts，元编程基础支持始渐完善。由此元编程之技稍简。而静态反射乃元编程系统之核心，却迟久未至，产生式元编程遂仍繁复。 所述元编程之书文，指不胜屈，其间也以编译期计算为主，奇技淫巧，小大靡遗。而于产生式元编程，言者寥寥，常见于库中直用。于是有此系列，略述浅见，供同道者读阅之。 产生式元编程，即为编译期代码生成的技术，各类系统，特性不侔，用法与能力亦有所殊。是以本系列跨度稍大，然只涉标准，不论自成之法，预计十章左右，从旧有到未来之特性，俱可囊括。 问题 代码生成以宏为先，虽是旧工具，然方今模板元编程的能力尚有不足，在产生式元编程的核心特性「源码注入」进入标准之前，它仍是一种常用的代码生成工具。 宏编程得从可变宏参数开始谈起，可变模板参数的个数可以通过 sizeof…(args) 获取，宏里面如何操作呢？便是本章的问题。 接着便逐步分析问题，实现需求，其间穿插宏编程之原理。 分析与实现 宏只有替换这一个功能，所谓的复杂代码生成功能，都是基于这一核心理念演绎出来的。故小步慢走，循序渐进，便可降低理解难度。 问题是获取宏参数包的个数，第一步应该规范过程。 过程的输入是一系列对象，对象类型和个数是变化的；过程的输出是一个值，值应该等于输入对象的个数。如果将输入替换为任何类型的其他对象，只要个数没变，结果也应保持不变。 于是通过宏函数表示出过程原型： #define COUNT_VARARGS(…) N 根据宏的唯一功能可知，输出只能是一个值。依此便可否定遍历迭代之类的常规方式，可以考虑多加一层宏，通过由特殊到普遍的思想来不断分析，推出最终结果。 #define GET_VARARGS(a) 1 #define COUNT_VARARGS(…) GET_VARARGS(__VA_ARGS__) 目前这种实现只能支持一个参数的个数识别，可通过假设，在特殊的基础上逐次增加参数。于是得到： #define GET_VARARGS(a, b) 2 #define GET_VARARGS(a) 1 #define COUNT_VARARGS(…) GET_VARARGS(__VA_ARGS__) 若假设成立，通过暴力法已能够将特殊推到普遍，问题遂即解决。但是宏并不支持重载，有没有可能实现呢？通过再封装一层，消除名称重复。得到： #define GET_VARARGS_2(a, b) 2 #define GET_VARARGS_1(a) 1… Continue Reading 《产生式元编程》第一章 宏编程计数引原理

宏编程的基本原理都已暗含于解决前两节问题的过程当中，本节开始，依此继续展开。 经由前面的努力，我们已掌握条件逻辑在宏编程的表示，代码生成往往涉及循环，所以今天来讲如何实现一个 FOR_EACH。 FOR_EACH 用来迭代数据集合，依次取出数据，然后调用函数处理。因此，参数很容易确定，一个回调函数加上可变参数。代码表示： #define FOR_EACH(call, …) 至于展开参数，可以利用重载技术加上递归思想，因为重载技术在前文已经有相关组件，所以实现起来非常简单。 #define _FOR_EACH_1(call, x) call(x) #define _FOR_EACH_2(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_1(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_3(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_2(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_4(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_3(call, __VA_ARGS__) #define _FOR_EACH_5(call, x, …) call(x) _FOR_EACH_4(call, __VA_ARGS__) #define FOR_EACH(call, …) \ OVERLOAD_HELPER(_FOR_EACH_, COUNT_VARARGS(__VA_ARGS__))(call, __VA_ARGS__) 通过层层递归，便可以把大问题拆分成一个个小问题。如果数据集合大小为 5，那么就从… Continue Reading T230925 Generative Metaprogramming with Macro Preprocessor (Part 3)

经过上篇分析实现，第一个需求「计算可变宏参数个数」已由 COUNT_VARARGS 基本实现。 让我们先总结一下用到的思想和发现的技术，再进入下一步。 2.1 通过增加一个间接层，能够解决无法直接解决的问题。 2.2 小步快走，由特殊逐渐扩展到普遍，能够降低问题的解决难度。 2.3 规范过程，确认变与不变，逐步控制变量，能够全面分析问题。 2.4 尝试改变输入的顺序、大小、个数…… 也许能有新发现。 2.5 初步发现规律时，扩大样本验证，能够将特殊推到普遍。 2.6 可变宏参数作为输入和欲输出结果组合起来，其间规律可以表达条件逻辑。 2.7 扩展编译器及语言版本，能够更全面地测试解决方案的普遍性。 那么本篇就来进一步完善解决方案，使它支持 C++20 以下版本。 问题的关键在于 ##__VA_ARGS__ 不具备通用性，此时一种精妙的技术是分情况讨论，即零参和多参分别处理。考虑上节分析过程中的一条失败道路： #define GET_VARARGS_2(a, b) 2 #define GET_VARARGS_1(a) 1 #define GET_VARARGS(…) GET_VARARGS_X(__VA_ARGS__) #define COUNT_VARARGS(…) GET_VARARGS(__VA_ARGS__) 这是函数重载的思路，由于必须确定 GET_VARARGS_X 中的 X，而 X 又和可变宏参数相关，可变宏参数又属于无限集，因而无法确定这个 X，导致此路不通。但是，如果改变前提条件，使 X 的值属于有限集，这条路便可走通，这里便能够利用起来。 只考虑零参和多参的情况，X 的取值范围就可以定在 0… Continue Reading T230920 Generative Metaprogramming with Macro Preprocessor (Part 2)

这期开始将写一些关于宏编程的内容，讲解宏作为代码生成工具在产生式元编程中的运用。 有人可能会有疑问，已有模板作为元编程工具，为何还需要使用宏这种古老的代码生成工具？自然是因为如今模板元编程的代码生成能力仍有不足，在第三阶段 C++ 元编程的核心工具「源码生成」进入标准之前，宏依旧是一种常用的代码生成工具。 文章定位是 TGS，所以每 Part 只会讲一个单独的技术点，利于循序渐进地吸收。 宏编程得从 Variadic Macros 开始谈起，可变模板参数的个数可以通过 sizeof…(args) 获取，宏里面如何操作呢？便是本篇的主题。 首先需要明确，宏只有替换这一个功能，所谓的复杂代码生成功能，都是基于这一核心理念演绎出来的。因此，只要小步慢走，层层递进，复杂能力其实也并不复杂。 我们的需求是获取宏参数包的个数，第一步应该规范过程。 过程的输入是一系列对象，对象类型和个数是变化的；过程的输出是一个值，值应该等于输入对象的个数。如果将输入替换为任何类型的其他对象，只要个数没变，它的结果应该保持不变。 于是通过宏函数表示出过程原型： #define COUNT_VARARGS(…) N 根据宏的唯一功能可知，输出只能是一个值。依此便可否定遍历迭代之类的常规方式，可以考虑多加一层宏，通过由特殊到普遍的思想来不断分析，推出最终结果。 #define GET_VARARGS(a) 1 #define COUNT_VARARGS(…) GET_VARARGS(__VA_ARGS__) 目前这种实现只能支持一个参数的个数识别，我们通过假设，在特殊的基础上逐渐增加更多参数。于是得到： #define GET_VARARGS(a, b) 2 #define GET_VARARGS(a) 1 #define COUNT_VARARGS(…) GET_VARARGS(__VA_ARGS__) 如果该假设成立，通过暴力法已能够将特殊推到普遍，问题也就解决了。但是，宏并不支持重载。有没有可能实现呢？通过再封装一层，消除名称重复。 #define GET_VARARGS_2(a, b) 2 #define GET_VARARGS_1(a) 1 #define GET_VARARGS(…) GET_VARARGS_X(__VA_ARGS__)… Continue Reading T230917 Generative Metaprogramming with Macro Preprocessor (Part 1)