在编译时构建和访问类型列表

Question

我正在尝试使用 c++ 模板元编程来实现以下目标。我希望建立一个类型列表，然后将这些类型收集在一起，并对列表进行进一步的编译时处理。比如：

foo.h:

class Foo { ... };
// INSERT ANY CODE HERE

bar.h:

class Bar { ... };
// INSERT ANY CODE HERE

main.h:

#include "foo.h"
#include "bar.h"

struct list_of_types {
  typedef /* INSERT ANY CODE HERE */ type;
};

只要 list_of_types::type 解析为包含 Foo 和 Bar 类型的列表的某种表示形式（例如 boost::mpl::vector），我就可以将任何代码插入到上面的插槽中。以下限制适用：

1. foo.h 中的代码不应该知道 bar.h 中的代码，反之亦然。应该可以更改 main.h 中#include 指令的顺序而不更改任何其他代码。

2. 如果我包含向列表添加更多类型的更多标头，则 main.h 中的代码不必更改。

3. 类型列表必须在编译时可用。我正计划对列表进行进一步的元编程。

Answer 1

使用通用标题、可变参数模板和宏的解决方案：

// Header common.h

// A distinct Void type
struct Void {};

template <typename ...> struct concat;

template <template <typename ...> class List, typename T>
struct concat<List<Void>, T>
{
    typedef List<T> type;
};

template <template <typename ...> class List, typename ...Types, typename T>
struct concat<List<Types...>, T>
{
    typedef List<Types..., T> type;
};

template <typename...> struct TypeList {};

template <>
struct TypeList<Void> {};
typedef TypeList<Void> TypelistVoid;
#define TYPE_LIST TypelistVoid

// Header foo.h
#include <common.h>

class Foo { };

typedef typename concat<TYPE_LIST, Foo>::type TypeListFoo;
#undef TYPE_LIST
#define TYPE_LIST TypeListFoo

// Header bar.h
#include <common.h>

class Bar { };

typedef typename concat<TYPE_LIST, Bar>::type TypeListBar;
#undef TYPE_LIST
#define TYPE_LIST TypeListBar

// Header main.h 
#include "foo.h"
#include "bar.h"

struct list_of_types {
    typedef TYPE_LIST type;
};
// Or just typedef TYPE_LIST list_of_types;

// Test
#include <iostream>
#include <typeinfo>

template <template <typename ...> class List, typename T, typename ...Types>
void info();

template <typename T, typename ...Types>
inline void info(TypeList<T, Types...>) {
    std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
    info(TypeList<Types...>());
}

template <typename T>
inline void info(TypeList<T>) {
    std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
}

int main() {
    info(list_of_types::type());
    return 0;
}

Answer 2

template <typename ... Types>
void info(TypeList<Types...>) {

  std::initializer_list<std::string> ls { typeid(Types).name() ... };

  for (auto& name : ls)
    std::cout << name << std::endl;
}

int main() {
  info(TYPE_LIST());
  return 0;
}