C++预处理生成变量成员、setter和map

Question

我正在尝试使用预处理器生成一些代码。在某些 class 中，我需要定义多个变量成员、它们对应的 setter 和一个包含对每个声明变量的引用的映射。

为了说明我的需要，您可以找到我想要实现的以下代码示例。在这个例子中，我只声明了两个变量，但在实际情况下，应该在不同的 class:

中声明更多的变量

#include <boost/preprocessor.hpp>

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>

class typeBase {
};

template <typename T>
class typeBase_: public typeBase {
    private:
        T value_;
    public:
        typeBase_() { }
        typeBase_(const T& v): value_(v) { }
};

using typeInt = typeBase_<int>;
using typeStr = typeBase_<std::string>;

std::unordered_set<std::string> changed_list_;

//////////////////////////////////////////////////////////
// Here use generation to generate the bellow code
//////////////////////////////////////////////////////////
typeInt mInt_;
typeStr mStr_;

std::unordered_map<std::string, typeBase&> properties_ = {
    {"mInt", mInt_},
    {"mStr", mStr_}
};

void set_mInt(const typeInt& mInt) {
    mInt_ = mInt;
    changed_list_.insert("mInt");
}

void set_mStr(const typeStr& mStr) {
    mStr_ = mStr;
    changed_list_.insert("mStr");
}
/////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////

int main()
{
    set_mInt(2);
    set_mStr(std::string("test"));
}

在我第一次尝试使用 Boost 预处理库时，我暂时无法创建包含对每个变量成员的引用的映射：

#define MODEL_DECLARE(...)                                                       \
  std::unordered_map<std::string, typeBase&> properties = {                      \
        MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))          \
  };

#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(Args)                                           \
  BOOST_PP_SEQ_ENUM(BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(MODEL_GENERATE_MAP_ITEM, %%, Args))

#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEM(s, Unused, Arg)                                  \
  {(MODEL_STRINGIFY(BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2, 0, Arg)), BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2, 0, Arg))}

#define MODEL_STRINGIFY_(V) #V
#define MODEL_STRINGIFY(V) MODEL_STRINGIFY_(V)

#define MODEL_MAKE_ITEM(s, Unused, Arg)                                          \
  {BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2, 0, Arg) BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2, 1, Arg)}

// Generate model with this line
MODEL_DECLARE((mInt, typeInt), (mStr, typeStr))

使用这段代码，我生成了这条预处理线：

std::unordered_map<std::string, typeBase&> properties = { {("mInt", mInt)}, {("mStr", mStr)} };

如您所见，我有需要删除的括号，但我没有这样做。

您是否知道实现我需要的更好的解决方案，或者我怎样才能修复我的代码以成功生成所需的代码？

此致

编辑 1：

我开始实施@parktomatomi 解决方案，我还尝试添加代码来声明变量和设置器：

#include <boost/preprocessor.hpp>

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#include <cassert>

class typeBase {
};

template <typename T>
class typeBase_: public typeBase {
    private:
        T value_;
    public:
        typeBase_() { }
        typeBase_(const T& v): value_(v) { }
};

using typeInt = typeBase_<int>;
using typeStr = typeBase_<std::string>;

std::unordered_set<std::string> changed_list_;

//////////////////////////////////////////////////////////
// Here use generation to generate the bellow code
//////////////////////////////////////////////////////////   
template <typename... Ts>
std::unordered_map<std::string, typeBase*> build_properties(Ts&&... args) { 
    return std::unordered_map<std::string, typeBase*> { { args.first, args.second }... };
}

// Macro used to generate properties map
#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEM(Name, Type)          std::make_pair( #Name, &Name##_ )
#define MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM(Unused1, Unused2, Arg) MODEL_GENERATE_MAP_ITEM Arg
#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(Args)               BOOST_PP_SEQ_ENUM(BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM,,Args))

// Macro used to declare vars and setters
#define MODEL_GENERATE_VAR(Name, Type)              Type Name##_;                           \
                                                    void set_##Name(const Type& Name) {     \
                                                        Name##_ = Name;                     \
                                                        changed_list_.insert(#Name);        \
                                                    };
#define MODEL_UNWRAP_VAR(Unused1, Unused2, Arg)     MODEL_GENERATE_VAR Arg
#define MODEL_GENERATE_VARS(Args)                   BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(MODEL_UNWRAP_VAR,,Args)

// Macro to generate model
#define MODEL_DECLARE(...)                                                       \
  std::unordered_map<std::string, typeBase*> properties_ = build_properties(     \
        MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))          \
  );                                                                             \
  MODEL_GENERATE_VARS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))

// Generate model
MODEL_DECLARE((mInt, typeInt), (mStr, typeStr))

int main() {
    assert(properties_.size() == 2);
    assert(properties_["mInt"] == &mInt_);
    assert(properties_["mStr"] == &mStr_);
}

但是这不会编译，因为预处理生成在声明周围添加括号：

(typeInt mInt_; void set_mInt(const typeInt& mInt) { mInt_ = mInt; changed_list_.insert("mInt"); };) (typeStr mStr_; void set_mStr(const typeStr& mStr) { mStr_ = mStr; changed_list_.insert("mStr"); };)

如何删除这个括号？

Answer 1

我运行遇到两个问题试图让它编译：

你不能有引用的容器
宏和大括号

要修复 #1，请改用指针：

std::unordered_map<std::string, typeBase*>

要修复 #2，请使用辅助函数初始化地图：

template <typename... Ts>
std::unordered_map<std::string, typeBase*> build_properties(Ts&&... args) { 
    return std::unordered_map<std::string, typeBase*> { { args.first, args.second }... };
}

然后目标变成用宏生成this:

build_properties(
    std::make_pair("mInt", &mInt_),
    std::make_pair("mStr", &mStr_)
)

哪个比较简单，编译成功：

#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEM(Name, Type) std::make_pair( #Name, &Name##_ )

#define MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM(Unused1, Unused2, Arg) MODEL_GENERATE_MAP_ITEM Arg

#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(Args)                                           \
  BOOST_PP_SEQ_ENUM(BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM,,Args))

#define MODEL_DECLARE(...)                                                       \
  std::unordered_map<std::string, typeBase*> properties = build_properties(      \
        MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))          \
  );

// Generate model with this line
MODEL_DECLARE((mInt, typeInt), (mStr, typeStr))

与您的问题更直接相关的是，BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ 宏在您的参数周围添加了一对括号：

(mInt, typeInt), (mStr, typeStr) ==> ((mInt, typeInt)) ((mStr, typeStr))

所以当 BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM 生成它的宏时，为每个 t运行sformation 宏生成的参数都有括号，例如(mInt, typeInt)。为了摆脱那些括号，我添加了这个宏：

MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM(Unused1, Unused2, Arg) MODEL_GENERATE_MAP_ITEM Arg

当Arg被替换为：

MODEL_GENERATE_MAP_ITEM (mInt, typeInt)

最后一次运行形成为：

std::make_pair( "mInt", mInt_ )

演示：https://godbolt.org/z/5fyo3N

更新

为了使更新后的代码正常工作，我必须进行 3 处更改：

而不是 BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM，使用 BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH。前者在每个项目上做一个映射并将其转回 SEQ：
```
BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(ADD_1, , (a)(b)) ==> (a+1)(b+1)
```
虽然 BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH 做了一个映射操作，但是没有把括号加回来：
```
BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(ADD_1, , (a)(b)) ==> a+1 b+1
```
因为你有那个 set_mInt 函数，你必须添加一个赋值运算符到 typeBase_<T>:
```
typeBase_& operator =(const typeBase_& that) { value_ = that.value_; return *this; }
```
MODEL_GENERATE_VARS 需要在地图声明之前所以 mInt_ 和朋友可见

总计：

#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEM(Name, Type)          std::make_pair( #Name, &Name##_ )
#define MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM(Unused1, Unused2, Arg) MODEL_GENERATE_MAP_ITEM Arg
#define MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(Args)               BOOST_PP_SEQ_ENUM(BOOST_PP_SEQ_TRANSFORM(MODEL_UNWRAP_MAP_ITEM,,Args))

// Macro used to declare vars and setters
#define MODEL_GENERATE_VAR(Name, Type)              Type Name##_;                           \
                                                    void set_##Name(const Type& Name) {     \
                                                        Name##_ = Name;                     \
                                                        changed_list_.insert(#Name);        \
                                                    };
#define MODEL_UNWRAP_VAR(Unused1, Unused2, Arg)     MODEL_GENERATE_VAR Arg
#define MODEL_GENERATE_VARS(Args)                   BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH(MODEL_UNWRAP_VAR,,Args)

// Macro to generate model
#define MODEL_DECLARE(...)                                                       \
  MODEL_GENERATE_VARS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))                     \
  std::unordered_map<std::string, typeBase*> properties_ = build_properties(     \
        MODEL_GENERATE_MAP_ITEMS(BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))          \
  );

// Generate model
MODEL_DECLARE((mInt, typeInt), (mStr, typeStr))

演示：https://godbolt.org/z/bDDe94

C++预处理生成变量成员、setter和map

C++ preprocessing generate variable member, setters and map

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更新