2011-04-28 22:05:00
标题中说的 Tuple 是指类似 boost::tuple 这样的设施。
很多时候我们需要返回/传入一堆参数，所以不得不每次定义一些为了数据传输的结构。Tuple 就是用来解决这一问题的，它提供即时构造一个这样的结构体的功能。而所付出的代价是，丧失各个成员的明确含义，只留下成员的序号。
两个元素的 Tuple 就是 Pair，如 std::pair。下面我们来建立针对有限个元素的 Tuple。对于一个元素、两个元素、三个元素，我们可以分别如下实现：
1template <typename T0>
2struct Tuple
3{
4 T0 _0;
5};
6
7template <typename T0, typename T1>
8struct Tuple
9{
10 T0 _1;
11 T1 _1;
12};
13
14template <typename T0, typename T1, typename T2>
15struct Tuple
16{
17 T0 _1;
18 T1 _1;
19 T2 _2;
20};
但是这三个写在一起，就会出错。为此，我们可以先定义一个含足够多模版参数的 Tuple，然后上面三个分别作为偏特化版本：
1template <typename T0 = NullType, typename T1= NullType, typename T2= NullType, typename T3= NullType, typename T4= NullType>
2struct Tuple;
3
4template <typename T0>
5struct Tuple<T0>
6{
7 T0 _0;
8};
9
10template <typename T0, typename T1>
11struct Tuple<T0, T1>
12{
13 T0 _1;
14 T1 _1;
15};
16
17template <typename T0, typename T1, typename T2>
18struct Tuple<T0, T1, T2>
19{
20 T0 _1;
21 T1 _1;
22 T2 _2;
23};
如果手写的话，这也可以。如果不手写，我们可以继续用之前《C++ 下 Function 对象的实现（下）》中的宏循环方案。此方案的一个正式版本见 xlMacros.h。
定义带默认值 NullType 的模版参数声明序列如下：
1#define XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_NT_PATTERN(n) typename T##n = NullType
2#define XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_NT(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_NT_PATTERN, n, XL_COMMA)
它将被展开为： typename T0 = NullType, typename T1 = NullType, typename T2 = NullType, …, typename Tn = NullType
定义不带默认值的模版参数声明序列如下：
1#define XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_PATTERN(n) typename T##n
2#define XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_PATTERN, n, XL_COMMA)
它将被展开为：typename T0, typename T1, typename T2, …, typename Tn
定义模版参数使用序列如下：
1#define XL_TUPLE_TYPENAME_LIST_PATTERN(n) T##n
2#define XL_TUPLE_TYPENAME_LIST(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_TYPENAME_LIST_PATTERN, n, XL_COMMA)
它将被展开为 T0, T1, T2, …, Tn
定义成员变量声明序列如下：
1#define XL_TUPLE_MEMBER_DECLARE_PATTERN(n) T##n _##n;
2#define XL_TUPLE_MEMBER_DECLARE(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_MEMBER_DECLARE_PATTERN, n, XL_NIL)
它将被展开为：T0 _0; T1 _1; T2 _2; … Tn _n;
现在我们开始组装：
1#ifndef XL_TUPLE_DEFINE_MAX
2#define XL_TUPLE_DEFINE_MAX 20
3#endif
4
5template <XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE_NT(XL_INC(XL_TUPLE_DEFINE_MAX))>
6struct Tuple;
7
8template <XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE(n)>
9struct Tuple<XL_TUPLE_TYPENAME_LIST(n)>
10{
11 XL_TUPLE_MEMBER_DECLARE(n)
12};
其中后一个还带有宏参数 n。我们将这整一个定义成宏，然后进行宏循环：
1#define XL_TUPLE_IMPLEMENT_PATTERN(n) \
2 \
3template <XL_TUPLE_TYPENAME_DECLARE(n)> \
4struct Tuple<XL_TUPLE_TYPENAME_LIST(n)> \
5{ \
6 XL_TUPLE_MEMBER_DECLARE(n) \
7}; \
8
9#define XL_TUPLE_IMPLEMENT(n) XL_REPY(XL_TUPLE_IMPLEMENT_PATTERN, n, XL_NIL)
之后再使用这个宏：
1XL_TUPLE_IMPLEMENT(XL_TUPLE_DEFINE_MAX)
到此为止，上文一开始提出的 Tuple 已经实现，并支持到最大约 20 个元素左右。
然后我们可以考虑增加各种方便使用的功能。
默认构造函数。 带有 n 个参数的构造函数。相关宏定义：
1#define XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST_PATTERN(n) _##n(_##n)
2#define XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST_PATTERN, n, XL_COMMA)
拷贝构造函数。相关宏定义：
1#define XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST_COPY_PATTERN(n) _##n(that._##n)
2#define XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST_COPY(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_INITIALIZE_LIST_COPY_PATTERN, n, XL_COMMA)
赋值函数：
1#define XL_TUPLE_ASSIGN_PATTERN(n) this->_##n = that._##n;
2#define XL_TUPLE_ASSIGN(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_ASSIGN_PATTERN, n, XL_NIL)
各种比较函数。请注意对各元素的相应比较运算符的依赖。这里定义成，Tuple 的 < 只依赖于各元素的 <，Tuple 的 != 也只依赖于各元素的 !=，如此类推。
1#define XL_TUPLE_EQUAL_PATTERN(n) this->_##n == that._##n
2#define XL_TUPLE_EQUAL(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_EQUAL_PATTERN, n, &&)
3#define XL_TUPLE_NOT_EQUAL_PATTERN(n) this->_##n != that._##n
4#define XL_TUPLE_NOT_EQUAL(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_NOT_EQUAL_PATTERN, n, ||)
5
6#define XL_TUPLE_LITTER_PATTERN(n) if (this->_##n < that._##n) \
7 { \
8 return true; \
9 } \
10 else if (that._##n < this->_##n) \
11 { \
12 return false; \
13 }
14#define XL_TUPLE_LITTER(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_LITTER_PATTERN, n, XL_NIL)
15
16#define XL_TUPLE_GREATER_PATTERN(n) if (this->_##n > that._##n) \
17 { \
18 return true; \
19 } \
20 else if (that._##n > this->_##n) \
21 { \
22 return false; \
23 }
24#define XL_TUPLE_GREATER(n) XL_REPZ(XL_TUPLE_GREATER_PATTERN, n, XL_NIL)
同时 Tuple 中也增加相应的函数，即可。
最终代码见 xlTuple.h，这里不贴了。
请多多指正。
首发：http://www.cppblog.com/Streamlet/archive/2011/04/28/145249.html