绑定元函数：接受类型和模板模板参数（接受任何东西）

Question

我正在尝试编写一个 Bind 元编程模板辅助元函数，将模板参数绑定到某物。

我有一个简单的模板元函数的工作实现：

template<typename T0, typename T1>
struct MakePair
{
    using type = std::pair<T0, T1>;
};

template<template<typename...> class TF, typename... Ts>
struct Bind
{
    template<typename... TArgs>
    using type = TF<Ts..., TArgs...>;
};

using PairWithInt = typename Bind<MakePair, int>::type;
static_assert(std::is_same<PairWithInt<float>, MakePair<int, float>>{}, "");

但是如果 MakePair 的模板参数是模板模板呢？还是简单的数值？

template<template<typename> class T0, template<typename> class T1>
struct MakePair0
{
    using type = /*...*/;
};

template<template<typename...> class TF, template<typename> class... Ts>
struct Bind0 { /*...*/ }

// ...

template<int T0, int T1>
struct MakePair1
{
    using type = /*...*/;
};

template<template<int...> class TF, int... Ts>
struct Bind1 { /*...*/ }

很多不必要的重复。如果模板参数在类型、模板模板和整型常量之间混合，它将变得难以管理。

是否可以实现类似下面的代码？

template<template<ANYTHING...> class TF, ANYTHING... Ts>
struct BindAnything
{
    template<ANYTHING... TArgs>
    using type = TF<Ts..., TArgs...>;
};

ANYTHING 将接受类型、模板模板、模板模板模板、整数值等...

Answer 1

当我进行认真的元编程时，我将所有内容都转换为类型。

template<class T>struct tag{using type=T;};
template<class Tag>using type_t=typename Tag::type;

template<template<class...>class> struct Z {};
template<class Z, class...Ts>
struct apply {};
template<template<class...>class z, class...ts>
struct apply< Z<z>, ts... >:
  tag< z<ts...> >
{};
template<class Z, class...Ts>
using apply_t = type_t< apply<Z, Ts...> >;

现在我们将 template<?> foo 作为 Z<foo> 传递，它现在是一个类型。

可以对常量做类似的事情，使用 std::integral_constant<T, t>（更容易使用相同的别名）或 template<class T, T* p> struct pointer_constant {};，将它们转换为类型。

一旦一切都是类型，您的元编程就会变得更加统一。模板只是成为种类的类型，apply_t 可以在其上执行操作。

在 C++ 中没有办法拥有可以是类型、值或模板的模板参数。所以这是你能得到的最好的。

不是为上述模式编写的模板需要包装起来，并且它们的参数 "lifted" 是类型。例如：

template<class T, class t>
using number_constant = std::integral_constant< T, t{} >;
using number_constant_z = Z<number_constant>;

有它的参数 "lifted" 从值到类型，然后用 Z 包裹它把它自己变成一个类型。

绑定现在读取：

template<class z, class... Ts>
struct Bind {
  template<class... More>
  using type_base = apply_t< z, Ts..., More... >;
  using type = Z<type_base>;
};
template<class Z, class...Ts>
using Bind_t = type_t<Bind<Z,Ts...>>; // strip ::type
using Bind_z = Z<Bind_t>; // quote into a Z<?>

和 Bind_z 是一个包装模板的类型，returns 一个包装模板，并采用一个包装模板的类型作为它的第一个参数。

要使用它：

template<class...>struct types{using type=types;};
using types_z=Z<types>;

template<class...Ts>
using prefix =apply_t< Bind_z, types_z, Ts... >;
using prefix_z = Z<prefix>;

prefix_z 采用一组类型，并生成一个 types<?...> 的工厂，其中将首先包含前缀 Ts...。

apply_t< apply_t< prefix_z, int, double, char >, std::string >

是

types< int, double, char, std::string >

live example.

还有另一种有趣的方法：在函数中进行元编程：

template<template<class...>class z, class...Ts>
constexpr auto apply_f( Z<z>, tag<Ts>... )
-> tag<z<Ts...>> { return {}; }

此处，类型由类型 tag<t> 的值、模板 a Z<z> 和值 std::integral_constant<?>.

表示

这两个：

template<class T>
constexpr tag<T> Tag = {};
template<template<class...>class z>
constexpr Z<z> Zag = {};

为您提供获取分别表示类型和模板的值的方法。

#define TYPEOF(...) type_t<decltype(__VA_ARGS__)>

是一个宏，它从一个tag的实例移动到标签中的type类型，Tag<?>从一个类型移动到一个标签的实例。

TYPEOF( apply_f( apply_f( Zag<prefix>, Tag<int>, Tag<double>, Tag<char> ), Tag<std::string> ) )

是

apply_t< apply_t< prefix_z, int, double, char >, std::string >

奇怪，但可能很有趣。

Answer 2

我认为您正在寻找 quote 和 map。首先，你想要一些给定 "metafunction class" 的东西，并且一系列参数给你一个新类型：

template <typename MCls, typename... Args>
using map = typename MCls::template apply<Args...>;

正如这里的实现所建议的那样，元函数 class 是一个具有名为 apply.

的成员别名模板的元函数。

为了将 class 模板变成元函数 class，我们引入 quote:

template <template <typename...> class C>
struct quote {
    template <typename... Args>
    using apply = C<Args...>;
};

以上足以做类似的事情：

using T = map<quote<std::tuple>, int, char, double>;

产生类型：

std::tuple<int, char, double>

在你的例子中，我们可以这样写：

using P = map<quote<MakePair>, int, char>::type; // std::pair<int, char>

但我更愿意直接将 MakePair 设为元函数 class:

struct MakePair2 {
    template <typename T, typename U>
    using apply = std::pair<T, U>;
};

using P = map<MakePair2, int, char>; // also std::pair<int, char>

这避免了额外的 ::type。

始终使用 元函数（具有名为 type 的成员类型定义的类型，例如 map）和 元函数class（具有成员模板别名的类型，名为 apply，例如 quote）并在整个元编程中使用 仅这些概念代码。价值观和 class 模板是第二 class 公民。

绑定元函数：接受类型和模板模板参数（接受任何东西）

Bind metafunction: accept both types and template template parameters (accept anything)

c++

templates

metaprogramming

c++14

template-templates