Question

Are C++ Templates just Macros in disguise?

我正在阅读上面的主题，突然想到了这个想法：为什么不尝试编写一些可以在我们的真实代码中使用的棘手的宏（不仅仅是作为现实生活中无用的谜题）？ / p>

所以首先想到的是：用宏填充数组值：

int f(int &i) { return ++i; }

#define e100     r5(m20)
#define m20      m5,m5,m5,m5
#define m5       r5(e1)
#define e1       f(i)  //avoiding ++i right here, to avoid UB!
#define r5(e)    e,e,e,e,e

int main() {
        int i=0;           //this is used in the macro e1
        int a[] = {e100};  //filling array values with macros!
        int n  = sizeof(a)/sizeof(int);
        cout << "count = " << n << endl;
        for(int i = 0 ; i < n ; i++ ) 
            cout << a[i] << endl;
        return 0;
}

输出：

count = 100
1
2
3
4
.
.
.
100

在线演示：http://www.ideone.com/nUYrq

我们可以在紧凑性或通用性（可能两者）方面进一步改进这个解决方案吗？我们可以摆脱宏中需要的变量i吗？还是其他任何改进？

我还想知道这是C ++和C中的有效代码（当然忽略了打印部分）？

编辑：

我意识到调用f()的顺序似乎仍未未指定。我不确定，因为我认为数组初始化中的逗号不可能与逗号运算符（通常）相同。但如果确实如此，我们可以避免它吗？标准的哪一部分说明未指明？

Answer 1

P99有一个宏，可以完全按照您的要求进行操作

#include "p99_map.h"

int Ara[] = { P99_POSS(100) };

它的优点是它完全是编译时间，没有功能等的动态初始化。

对于您而言，它可能具有使用C99功能的缺点，特别是具有可变长度参数的宏。

Answer 2

如果您希望深入研究预编程器编程，我只推荐Boost.Preprocessor库作为构建块，您将避免从头开始重写。

例如，为了创建表格，我会使用（ideone）：

#include <iostream>

#include <boost/preprocessor/repetition/enum.hpp>

#define ORDER(z, n, text) n

int main() {
  int const a[] = { BOOST_PP_ENUM(100, ORDER, ~) };
  std::size_t const n = sizeof(a)/sizeof(int);

  std::cout << "count = " << n << "\n";

  for(std::size_t i = 0 ; i != n ; ++i ) 
    std::cout << a[i] << "\n";

  return 0;
}

将所有残余物留给Boost：）

注意：此枚举从0到99，而不是1到100，还有其他操作可用于执行算术;）

编辑：这是如何运作的？

首先，我只推荐BOOST_PP_ENUM

的文档条目

BOOST_PP_ENUM是一个带有3个参数的宏：(n, MACRO, data)

n：一个整数
MACRO：一个接受3个参数的宏：(z, i, data)
data：您方便的一些数据，传递给macro

然后由用逗号分隔的MACRO的n个连续调用替换它：

MACRO(z, 0, data), MACRO(z, 1, data), ... , MACRO(z, n-1, data)

由您MACRO完成任何您想做的事。

我恐怕我从未使用z参数，它在内部使用，理论上你可以用它来加速这个过程。

Answer 3

不，这不是有效的代码;行为仍未定义。由于数组初始化元素之间没有序列点，因此对f（）的调用可以按任何顺序进行。

可以生成序列。 Boost.Preprocessor这样做，并使用这样的序列发出更多有趣的东西。

Answer 4

我认为template仍然会提供更好的解决方案，这种解决方案是明确的，不易出错。请参阅以下代码;许多事情只在编译时计算，应该生成有效的代码。

template<int VALUE, int INDEX, int SIZE, bool ALLOW>
struct Assign
{
  static void Element (int *p) 
  {
    Assign<VALUE + 1, INDEX + 1, SIZE, (INDEX < SIZE)>::Element(p);
    p[INDEX] = VALUE;
  }
};
template<int VALUE, int INDEX, int SIZE>
struct Assign<VALUE, INDEX, SIZE, false>
{
  static void Element (int *p) { p[INDEX] = VALUE; }
};

template<int START, int SIZE>
void Initialize (int (&a)[SIZE])
{
  Assign<START, 0, SIZE, true>::Element(a);
}

乍一看可能有些复杂，但可以理解。它仍然可以更加通用。用法将如下所示：

int a[100];
Initialize<1>(a);  // '1' is the starting value

这可以用于任何int a[N]。这是output of the code。

Answer 5

如何生成一些简单的代码。

#include <fstream> 

int main() {

    std::ofstream fout("sequence_macros.hpp");

    for(int i=1; i<=100; ++i)
    {
        fout << "#define e" << i << "(a) ";
        fout << "(a+0)";
        for(int j=1; j<i; ++j)
        {
            fout << ",(a+" << j << ")";
        }
        fout << '\n';
    }
}

然后使用它：

#include <iostream>
#include "sequence_macros.hpp"

int main()
{
   // Create an array with 157 elements, in
   // sequence, starting at 25
   int x[] = {e100(25),e50(25+100),e7(25+100+50)};
   int sz = sizeof(x) / sizeof(*x);
   for(int i=0; i<sz; ++i)
      std::cout << x[i] << '\n';
}

生成代码：http://www.ideone.com/iQjrj

使用代码：http://ideone.com/SQikz

技巧：使用宏填充数组值（代码生成）

5 个答案: