C/C++宏/模板blackmagic生成唯一名称

Question

宏很好.模板很好.几乎无论它的工作原理都很好.

这个例子是OpenGL; 但该技术是C++特有的,并且不依赖于OpenGL的知识.

精确问题:

我想要一个表达式E; 我不需要指定唯一名称; 这样,在定义E的地方调用构造函数,并在块E的末尾调用析构函数.

例如,考虑:

class GlTranslate {
  GLTranslate(float x, float y, float z); {
    glPushMatrix();
    glTranslatef(x, y, z);
  }
  ~GlTranslate() { glPopMatrix(); }
};

手动解决方案

{
  GlTranslate foo(1.0, 0.0, 0.0); // I had to give it a name
  .....
} // auto popmatrix

现在,我不仅有glTranslate,还有很多其他的PushAttrib/PopAttrib调用.我宁愿不必为每个var提出一个唯一的名称.是否存在涉及宏模板的一些技巧......或者其他会自动创建变量的变量,在定义点调用构造函数; 和块结束时调用的析构函数？

谢谢!

Answer 1

我不会亲自这样做,只是想出独特的名字.但是,如果你想这样做,一个方法是使用组合if和for:

#define FOR_BLOCK(DECL) if(bool _c_ = false) ; else for(DECL;!_c_;_c_=true)

你可以像使用它一样

FOR_BLOCK(GlTranslate t(1.0, 0.0, 0.0)) {
  FOR_BLOCK(GlTranslate t(1.0, 1.0, 0.0)) {
    ...
  }
}

这些名称中的每一个都在不同的范围内,不会发生冲突.内部名称隐藏外部名称.if和for循环中的表达式是常量,应该可以由编译器轻松优化.

如果你真的想要传递一个表达式,你可以使用ScopedGuard技巧(参见最重要的const),但是需要更多的工作来编写它.但好的一面是,我们可以摆脱for循环,让我们的对象评估false:

struct sbase { 
  operator bool() const { return false; } 
};

template<typename T>
struct scont : sbase { 
  scont(T const& t):t(t), dismiss() { 
    t.enter();
  }
  scont(scont const&o):t(o.t), dismiss() {
    o.dismiss = true;
  }
  ~scont() { if(!dismiss) t.leave(); }

  T t; 
  mutable bool dismiss;
};

template<typename T>
scont<T> make_scont(T const&t) { return scont<T>(t); }

#define FOR_BLOCK(E) if(sbase const& _b_ = make_scont(E)) ; else

然后,您提供适当的enter和leave功能:

struct GlTranslate {
  GLTranslate(float x, float y, float z)
    :x(x),y(y),z(z) { }

  void enter() const {
    glPushMatrix();
    glTranslatef(x, y, z);
  }

  void leave() const {
    glPopMatrix();
  }

  float x, y, z;
};

现在你可以在用户端没有名字的情况下完全编写它:

FOR_BLOCK(GlTranslate(1.0, 0.0, 0.0)) {
  FOR_BLOCK(GlTranslate(1.0, 1.0, 0.0)) {
    ...
  }
}

如果你想一次传递多个表达式,它会有点棘手,但你可以编写一个表达式模板,operator,用于将所有表达式收集到一个表达式中scont.

template<typename Derived>
struct scoped_obj { 
  void enter() const { } 
  void leave() const { } 

  Derived const& get_obj() const {
    return static_cast<Derived const&>(*this);
  }
};

template<typename L, typename R> struct collect 
  : scoped_obj< collect<L, R> > {
  L l;
  R r;

  collect(L const& l, R const& r)
    :l(l), r(r) { }
  void enter() const { l.enter(); r.enter(); }
  void leave() const { r.leave(); l.leave(); }
};

template<typename D1, typename D2> 
collect<D1, D2> operator,(scoped_obj<D1> const& l, scoped_obj<D2> const& r) {
  return collect<D1, D2>(l.get_obj(), r.get_obj());
}

#define FOR_BLOCK(E) if(sbase const& _b_ = make_scont((E))) ; else

您需要继承RAII对象,scoped_obj<Class>如下图所示

struct GLTranslate : scoped_obj<GLTranslate> {
  GLTranslate(float x, float y, float z)
    :x(x),y(y),z(z) { }

  void enter() const {
    std::cout << "entering ("
              << x << " " << y << " " << z << ")" 
              << std::endl;
  }

  void leave() const {
    std::cout << "leaving ("
              << x << " " << y << " " << z << ")" 
              << std::endl;
  }

  float x, y, z;
};

int main() {
  // if more than one element is passed, wrap them in parentheses
  FOR_BLOCK((GLTranslate(10, 20, 30), GLTranslate(40, 50, 60))) {
    std::cout << "in block..." << std::endl;
  }
}

所有这些都不涉及虚函数,所涉及的函数对编译器是透明的.实际上,上面GLTranslate改为将一个整数添加到一个全局变量中,当再次减去它时,以及下面定义的GLTranslateE,我做了一个测试:

// we will change this and see how the compiler reacts.
int j = 0;

// only add, don't subtract again
struct GLTranslateE : scoped_obj< GLTranslateE > {
  GLTranslateE(int x):x(x) { }

  void enter() const {
    j += x;
  }

  int x;
};

int main() {
  FOR_BLOCK((GLTranslate(10), GLTranslateE(5))) {
    /* empty */
  }
  return j;
}

事实上,GCC在优化级别-O2输出:

main:
    sub     $29, $29, 8
    ldw     $2, $0, j
    add     $2, $2, 5
    stw     $2, $0, j
.L1:
    add     $29, $29, 8
    jr      $31

我没想到,它优化得很好!

Answer 2

如果您的编译器支持__COUNTER__(可能),您可以尝试:

// boiler-plate
#define CONCATENATE_DETAIL(x, y) x##y
#define CONCATENATE(x, y) CONCATENATE_DETAIL(x, y)
#define MAKE_UNIQUE(x) CONCATENATE(x, __COUNTER__)

// per-transform type
#define GL_TRANSLATE_DETAIL(n, x, y, z) GlTranslate n(x, y, z)
#define GL_TRANSLATE(x, y, z) GL_TRANSLATE_DETAIL(MAKE_UNIQUE(_trans_), x, y, z)

对于

{
    GL_TRANSLATE(1.0, 0.0, 0.0);

    // becomes something like:
    GlTranslate _trans_1(1.0, 0.0, 0.0);

} // auto popmatrix

Answer 3

我认为现在可以做这样的事情:

struct GlTranslate
{
    operator()(double x,double y,double z, std::function<void()> f)
    {
        glPushMatrix(); glTranslatef(x, y, z);
        f();
        glPopMatrix();
    }
};

然后在代码中

GlTranslate(x, y, z,[&]()
{
// your code goes here
});

显然,需要C++ 11