Trivially: 一個輕鬆的C++標準庫元編程庫

如果你熟悉C++語言，並且對模板元編程有所了解，那麼你一定知道使用C++標準庫進行元編程的難度和繁瑣程度。例如，使用std::tuple進行類型組合，使用std::conditional進行類型選擇等，這些都需要繁瑣的模板代碼。幸運的是，現在有了一個輕鬆的選擇，那就是Trivially：一個C++標準庫元編程庫。它的簡潔性和易用性讓您可以輕鬆和快捷地完成C++元編程任務。

一、簡單易用的類型操作

C++標準庫中的元編程工具類使用起來可能非常麻煩。因此，Trivially提供了一組非常簡單易用的類型操作。比如說，我們經常需要獲得某個變數的類型，這可以通過以下方式完成：

#include "trivially/typename.hpp"
#include 

int main() {
  std::cout << trivially::type_name() << '\n'; // 輸出int
  return 0;
}

同樣地，如果您想查詢某種類型是否為整數類型，可以使用以下代碼：

#include 
#include "trivially/type_traits.hpp"
#include 

int main() {
  std::cout << std::boolalpha << trivially::is_integral_v << '\n'; // 輸出true
  std::cout << std::boolalpha << trivially::is_integral_v << '\n'; // 輸出false
  return 0;
}

二、模板類型簡化

在C++中，重載函數是一種通用的技術，可以允許我們為相同的函數名稱提供不同的實現。Trivially提供了一個方便的模板庫，可以使我們的重載函數更簡潔和易於處理。例如，許多C++用戶使用std::vector容器作為內存分配器。在許多情況下，不同的std::vector容器實現可能無法相互替換。使用Trivially，您可以將重載函數中的這些實現組合到一個統一的模板庫中。以下是一個簡單的示例，展示了如何使用Trivially將std::vector和std::deque容器作為內存分配器：

#include "trivially/template_overload.hpp"

template 
struct my_vector {
  using alloc_traits = std::allocator_traits;

  my_vector() : ptr_(alloc_traits::allocate(alloc_, 16)) {}
  ~my_vector() { alloc_traits::deallocate(alloc_, ptr_, 16); }

  // 中間省略
 private:
  Allocator alloc_;
  int* const ptr_;
};

template 
struct my_deque {
  using alloc_traits = std::allocator_traits;

  my_deque() : ptr_(alloc_traits::allocate(alloc_, 16)) {}
  ~my_deque() { alloc_traits::deallocate(alloc_, ptr_, 16); }

  // 中間省略
 private:
  Allocator alloc_;
  int* const ptr_;
};

using allocator_t =
    trivially::template_overload<std::allocator, my_vector, my_deque>;

int main() {
  allocator_t alloc;
  int* ptr = alloc.allocate(10);
  alloc.deallocate(ptr, 10);
  return 0;
}

三、輕量級元編程工具

Trivially還提供了一些方便和易用的輕量級元編程工具。例如，我們可以使用宏定義來定義一個函數的參數類型，如下所示：

#include "trivially/function_traits.hpp"
#include 
#include 

int add(int a, int b) { return a + b; }

int main() {
  std::cout << trivially::function_arg_t::type{} << '\n'; // 輸出int
  return 0;
}

這個宏定義可以讓我們知道add的第一個參數是int類型。這對於處理模板函數和重載函數非常有用。

Trivially還提供了一些方便的類模板，可以執行一些常見的元編程操作。例如，如果我們需要合併兩個整數序列，可以使用以下代碼：

#include "trivially/integer_sequence.hpp"
#include 

int main() {
  using seq1 = trivially::integer_sequence;
  using seq2 = trivially::integer_sequence;

  using res_type = trivially::integer_sequence_cat_t;
  res_type seq3{};  // seq3 數組的內容會是1, 2, 3, 4, 5, 6
  return 0;
}

四、簡潔易懂的代碼

Trivially的代碼非常簡潔易懂，大多數函數都可以在幾行代碼中完成。這使得Trivially成為一個非常容易理解和使用的元編程庫。下面是一個簡單的例子，展示了如何使用Trivially來實現逐步求和：

#include "trivially/integer_sequence.hpp"
#include 

template 
auto sum(T... t) {
  std::pair<int, trivially::integer_sequence> res;
  res.first = (t + ...);
  res.second = trivially::make_integer_sequence{};
  return res;
}

int main() {
  auto res = sum(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
  std::cout << res.first << '\n'; // 輸出45
  return 0;
}

五、總結

Trivially是一個非常易用和簡潔的C++標準庫元編程庫，它可以幫助C++用戶更輕鬆地完成元編程任務。Trivially提供的類型操作、模板類型簡化、輕量級元編程工具以及其它一些方便的類和函數，都便於C++用戶以最簡單、最直接的方式完成元編程任務。Trivially的代碼非常簡潔，易懂易用，這使得C++用戶可以快速入門元編程，並在項目中實際應用。