关于boost mpl占位符的推理

Reasoning about boost mpl placeholders

本文关键字：推理 占位符 mpl boost 关于      更新时间：2023-10-16

Boost MPL库文档的教程：元函数和高阶元编程部分指出，transform可以像一样调用

typename mpl::transform<D1,D2, mpl::minus<_1,_2> >::type

其中占位符_1和_2表示当调用变换的BinaryOperation时，它的第一个和第二个自变量将分别在_1和_2指示的位置上传递到minus。

我已经一遍又一遍地读了将近一个月了，但我仍然不明白

占位符_1和_2究竟有什么值？CCD_ 9和CCD_？如果是，为什么不写mpl::minus<D1,D2>？还考虑到占位符被定义为typedef arg<1> _1;和typedef arg<2> _2;，因此在我看来的原始表达式相当于

typename mpl::transform<D1,D2, mpl::minus<<arg<1>,<arg<2> > >::type

我肯定我想占位符的方式不对。我很感激这里的指导。

实际上，您对占位符的考虑是错误的。

mpl::minus是MPL元语言中的一个模板，它象征性地表示（或对应）某种高级行为，即减法。你认为它是一个非元结构，比如函数

int minus(int a, int b) { return a - b; }

但事实并非如此。（标准C++11库确实有类似的东西，称为std::minus<>，但这是而不是mpl::minus的功能！）

mpl::minus表示在更高抽象级别上的减法运算。关于mpl::minus是如何实现的，请不要担心接下来的几段内容。想想它代表什么，这是两件事的减法。

啊，但是哪两件事？mpl::minus允许您将这些内容指定为模板参数。例如，

mpl::minus<mpl::int_<7>, mpl::int_<3>>

扩展为成员typedef type与CCD_。

好吧，但在Boost的维度分析示例中，他们不仅仅有两件事；它们具有序列CCD_ 22和CCD_。（这是非常重要的一点！）减去序列与减去integers不是一回事；考虑

auto a = std::vector<int>{ 1, 0, 0 };
auto b = std::vector<int>{ 0, 1, 0 };
auto c = (a - b);  // Won't compile!

同样，在元空间中，

using a = mpl::vector<mpl::int_<1>, mpl::int_<0>, mpl::int_<0>>;
using b = mpl::vector<mpl::int_<1>, mpl::int_<0>, mpl::int_<0>>;
using c = mpl::minus<a,b>;  // Won't compile!

我们的意思说，在第一种情况下，是

auto c = std::vector<int>{};
std::transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), std::back_inserter(c), std::minus<>{});

在第二种（元）情况下，我们的意思是

using c = mpl::transform<a, b, mpl::minus>::type;  // caveat: we're not done yet

注意，C++11std::transform采用了成对的迭代器a.begin(), a.end()，而不仅仅是a；它需要CCD_ 27而不是CCD_；并且为了提高效率，它通过输出迭代器对c进行变异，而不是返回一个全新的对象。MPL的编译时元版本直接获取容器a和b，并返回一个新的容器c，即它具有值语义，IMHO更容易考虑这一点。

所以，以上都是正确的，除了一个小细节！mpl::transform实际上是一个非常通用的算法，这意味着它希望您拼写出转换的细节。你说"mpl::minus"，意思是"减法"，好吧，但从什么中减去什么？从第二序列的元素中减去第一序列的元素？从第一个元素中减去第二个元素？从第二个序列的元素中减去42，并完全抛出第一个序列？

好吧，我们的意思是"从第一个序列中减去第二个序列的元素。"我们把它写成

using c = mpl::transform<a, b, mpl::minus<_1, _2>>::type;

我们同样可以写

using c = mpl::transform<b, a, mpl::minus<_2, _1>>::type;

--这意味着完全相同的事情。

这种通用的transform算法使我们能够编写复杂的变换，如

// hide some irrelevant boilerplate behind an alias
template<typename... Ts>
using multiplies_t = mpl::multiplies<Ts...>::type;
// compute c = a^2 + 2ab + 1
using c = mpl::transform<a, b,
    mpl::plus<multiplies_t< _1, _1 >,               // a^2 ...
              multiplies_t< mpl::int_<2>, _1, _2 >, // ... + 2ab ...
              mpl::int_<1>>                         // ... + 1
>::type;

在这里，我们可以使用符号_1来三次引用序列a的相同元素，而_2指代序列b的相应元素。

这就是符号_1和_2在mpl::transform上下文中的点。但你可能仍然想知道它们是如何实现的。这里没有魔法。它们也可以作为来实现

template<int> struct _ {};
using _1 = _<1>;
using _2 = _<2>;

只要它们在C++的类型系统中得到唯一的、可区分的实体，这就是MPL真正关心的。

但事实上，它们实际上被实现为mpl::arg专业化的typedef，这导致了一个巧妙的技巧。由于_1是mpl::arg<1>的同义词，我们可以说

_1::apply<A,B,C>::type  is the same type as  A
_2::apply<A,B,C>::type  is the same type as  B
                                ...

我猜想CCD_ 47能够在内部利用这一事实。

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