C++ Template Metaprogramming 第九章试译： Crossing the Compile-Time/Runtime Boundary (1)

（看过了这么多编译期算法之后）还记得运行时吧？我们已经在编译期的天空飞行了好久，现在是时候脚踏实地了。一个有趣的程序终究还是要在运行时干点什么的。 本章就是关于怎样穿越C++编译期和运行时的边界——这一层“臭氧层”，如果你想要的话——这样我们的元程序可以真正的用户面前施展拳脚。在C++中，进 行这趟旅程的办法恐怕是无穷无尽，但是其中有一些更加有用，下面讲到的就是最常用的一些技巧。

9.1 for_each

STL 里最简单的算法在MPL里面也应该有，也的确有。先回顾一下：std::for_each 遍历一个（运行时的）序列，并且对每一个元素调用某个（运行时的）仿函数。类似的，mpl::for_each 遍历一个编译期的序列，并且调用运行时仿函数。尽管 std::for_each 是完全运行时的，mpl::for_each 却是一个混合体，横跨在编译期和运行时世界之间。

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为什么用运行时的仿函数？
如 果你在想，为什么 mpl::for_each 要采用一个运行时的仿函数，而不是一个元函数呢？那么考虑一下这个：一般来说，std::for_each 用到的仿函数返回 void，即便它真的返回一个什么值，那个值也是被忽略的。换言之，如果这个仿函数真的要做点什么事情，那它一定要以某种方式修改程序的状态。然而，函数 式编程 (functional programming) 是天生无状态的，而元编程是函数式编程，所以对一个序列的每个元素调用某个元函数并没有多大意义，除非我们要对返回的结果做点什么。

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9.1.1 类型打印 (Type Printing)

你想过要打印你的类型序列 (type sequences) 的内容么？如果我们用的编译器可以输出可读的 std::type_info::name ，那我们就可以这么干：

struct print_type
{
  template <class T>
  void operator()(T) const
  {
    std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
  }
};

typedef mpl::vector<int, long, char*> s;
int main()
{
  mpl::for_each<s>(print_type());
}

这 段代码有几个东西值得你注意：首先，print_type 的 operator() 是个模板，因为它必须能处理出现在我们的序列中的任何类型。除非你要处理的序列的所有元素都能转化成某一个类型，否则 mpl::for_each 的仿函数就必须有一个模板化的 operator() 。

其次，注意 for_each 传给仿函数的是其每个类型的一个值初始化 (value-initialized) 对象。这种形式在序列元素都是整数常量 wrapper 的时候非常方便。然而，对别的类型就要小心了，如果那个元素是个引用，或者是没有缺省构造函数的类型，又或者干脆就是个 void，这个算法就没办法编译，因为它们都不能被值初始化。

我们可以避免这个问题，只要加上一个小小的 wrapper：

template <class T>
struct wrap {};

// 包含引用
typedef mpl::vector<int&, long&, char*&> s;
 
mpl::for_each<
  mpl::transform<s, wrap<_1> >::type
>(print_type());

我们也要调整仿函数的签名，让它能接受新的参数：

struct print_type
{
  template <class T>
  void operator()(wrap<T>) const  // 推导出 T
  {
    std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
  }
};

由于这个用法如此常见，MPL提供了第二种形式的 for_each ，它接受一个转换元函数作为第二参数。采用这种形式，我们就不用自己 wrap 序列了：

mpl::for_each<s, wrap<_1> >(print_type());

对 s 中的每一个元素 T，print_type 都被调用，参数是 wrap<T>。

9.1.2 类型访问 (Type Visitation)

如果需要更加通用的方法来解决“函数调用边界上的”类型问题，我们可以采用 Vistor 模式。

struct visit_type   //generalized visitation function object
{
  template <class Visitor>
  void operator()(Visitor) const
  {
    Visitor::visit();
  }
};

template <class T>  //specific visitor for type printing
struct print_visitor
{
  static void visit()
  {
    std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
  }
};

int main()
{
  mpl::for_each<s, print_visitor<_1> >(visit_type());
}

在 这里，仿函数 visit_type 期望它的参数类型拥有一个 static 成员函数 visit ，我们可以让 visitor 对象做任何事情。相对于前面的 for_each 例子来说，这是一个很小的变化，但是注意：print_visitor::visit 从来就没有接受一个真正的 T 类型的对象，相反地，对于序列中的每一个 T，for_each 都把一个 print_visitor<T> 类型的实例传递给 visit_type，而关于 T 的类型信息是在 print_visitor 的模版参数里面传送的。