學習C++模板元編程（5）

 

這兩周學習了《C++ TMP》第五、六章，是關於TMP的序列（容器）、迭代器和演算法。做了不少習題，其中最有意思的（也是花了我最多時間的）習題是用TMP實現二分尋找樹（Binary Search Tree）。從第五章的一道關於二分樹的習題開始。題目給出一個編譯期的二分樹資料結構，例如：

   typedef tree<                  //     double

         double                   //     /   /

       , tree<void*,int,long>     //   void* char

       , char                     //   / /

       > tree_seq;                // int long

要求實現對該二分樹的前序、中序、後序遍曆，即滿足：

   BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<

         preorder_view<tree_seq>

       , mpl::vector<double,void*,int,long,char>

       , boost::is_same<_1,_2>

       >::value ));

   BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<

         inorder_view<tree_seq>

       , mpl::vector<int,void*,long,double,char>

       , boost::is_same<_1,_2>

       >::value ));

   BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<

         postorder_view<tree_seq>

       , mpl::vector<int,long,void*,char,double>

       , boost::is_same<_1,_2>

       >::value ));

其實這三種遍曆是很相似的，實現了其中一個，另兩個就可以照著寫了。所以我們先從preorder_view開始著手。當然，最開始還是要先定義tree，如下：

template <class R, class LC, class RC> struct tree {     typedef tree type;     typedef R root;     typedef LC left;     typedef RC right; };

其中type的定義是為了滿足boost::mpl的慣例，其餘三個定義顯而易見，是為了可以方便地取出tree類的根、左子樹和右子樹。接著，我們來看看如何?preorder_view。從題目給出的測試代碼可知，preorder_view的調用結果應該是類似於mpl::vector<>的一個序列，裡面是按前序的方式對tree進行遍曆所得到的元素。所以，我乾脆就用mpl::vector<>來作為preorder_view的調用結果，先寫出主模板的初稿：

template <class T> struct preorder_view : mpl::vector<T> { };

再針對tree<>類進行偏特化，如下：

template <class R, class LC, class RC> struct preorder_view< tree<R, LC, RC> > {     typedef mpl::vector<R>s t1;     typedef typename mpl::insert_range<t1, typename mpl::end<t1>::type,         typename preorder_view<LC>::type >::type t2;     typedef typename mpl::insert_range<t2, typename mpl::end<t2>::type,         typename preorder_view<RC>::type >::type type; };

這段代碼是按照前序的方式來實現，即先訪問根項目，然後以前序方式訪問左子樹，再以前序方式訪問右子樹。這個偏特化版本與主模板一道，就可以實現前序走訪了。相似地，我們可以寫出inorder_view和postorder_view，如下：

template <class T> struct inorder_view : mpl::vector<T> { };   template <class R, class LC, class RC> struct inorder_view< tree<R, LC, RC> > {     typedef typename inorder_view<LC>::type t1;     typedef typename mpl::insert_range<t1, typename mpl::end<t1>::type,         mpl::vector<R> >::type t2;     typedef typename mpl::insert_range<t2, typename mpl::end<t2>::type,         typename inorder_view<RC>::type >::type type; };   template <class T> struct postorder_view : mpl::vector<T> { };   template <class R, class LC, class RC> struct postorder_view< tree<R, LC, RC> > {     typedef typename postorder_view<LC>::type t1;     typedef typename mpl::insert_range<t1, typename mpl::end<t1>::type,         typename postorder_view<RC>::type >::type t2;     typedef typename mpl::insert_range<t2, typename mpl::end<t2>::type,         mpl::vector<R> >::type type; };

最後是測試代碼：

int main() {     typedef tree< double, tree<void*,int,long>, char > tree_seq;       BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<          preorder_view<tree_seq>::type         , mpl::vector<double,void*,int,long,char>         >::value ));         BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<          inorder_view<tree_seq>::type         , mpl::vector<int,void*,long,double,char>         >::value ));         BOOST_STATIC_ASSERT(( mpl::equal<          postorder_view<tree_seq>::type         , mpl::vector<int,long,void*,char,double>         >::value ));         return 0; }

應該說，這個開頭還是比較容易的，不過後面就有點難度了。