《C++11/14高级编程：Boost程序库探秘》笔记
预处理是从C/C++源码生成最终二进制代码过程中的一个重要步骤，依据简单的规则做文本替换，把文本形式的源码转换为另外一种更适合编译器处理的形式。
C/C++标准定义的预处理功能过于简单随意，boost.preprocessor库创立了一个比较完整的预处理元编程体系，可以在预处理阶段计算整数、执行函数，甚至还有数组、链表等高级结构，能完成一些复杂的任务。
preprocessor库完全由头文件组成，可以直接包含头文件独立使用：
#include <boost/preprocessor.hpp>
小tips:使用选项“-P -E”可以让GCC编译器只执行预处理动作，也就是运行预处理元程序，例如：
gcc -P -E -o a.out basic.cpp; //预处理basic.cpp，输出为a.out
概述
元数据
与模板元编程相似，预处理元编程领域也有元数据的概念，也是不可变的，但要比模板元编程简单很多，这里没有”类型“，预处理元编程可以识别两种基本数据：- 整数：可以有正负号和0x/L/LL修饰
- 字符串：使用引号(”和”“)包围的字符序列，和C/C++不同，单引号在预处理程序里定义的也是字符串
此外，另一大类元数据就是”标记“(token)，相当于C/C++程序的变量。
- 基本语法
预处理指令都以符号”#“开始，比较常用的有以下几个：
# //空预处理指令，相当于空行
#include //引入一个文件
#define //定义一个标记，用来声明元数据和元函数
#undef //删除一个标记
#if/#else/#endif //分支语句，只能识别整数表达式和defined表达式
#ifdef/#ifndef //检查标记是否已经被定义
#error //产生一条错误信息，停止预处理- 特殊符号
预处理有三个字符对于元函数有特殊含义，逗号”,”和左右圆括号”(“”)”，逗号用于分隔函数参数，圆括号标记了参数列表，未来能够使用这三个特殊字符，preprocessor库定义了三个专用的元函数来表示它们：
#define BOOST_PP_COMMA() , //间接表示逗号
#define BOOST_PP_LPAREN() ( //间接表示左括号
#define BOOST_PP_RPAREN() ) //间接表示右括号
#define BOOST_PP_EMPTY() //空元函数，无标记- 特殊操作符
在元函数里，符号”#“可以操作标记。
#x //字符串化，把标记转换为C/C++里的字符串类型
x##y //标记粘贴（拼接），把两个标记拼接成一个新的标记，即xy“#”和“##”操作符只能提供基本的字符串化和标记粘贴功能，不能处理元数据，所以preprocessor库提供了两个元函数：BOOST_PP_STRINGIZE(text)和BOOST_PP_CAT(x,y)，它们封装了“#”和“##”，可以正确处理元数据。
对比：
#define data1 vector //定义元数据
#define data2 boost::factory
#define op1(x) #x
#define op2(x,y,z) x##y##z
op1(data1) //展开为"data1"
op2(data1,data2,z) //展开为data1data2z
#define op1(x) BOOST_PP_STRINGIZE(x)
#define op2(x,y,z) BOOST_PP_CAT(x,\
BOOST_PP_CAT(y,z))
op1(data1) //展开为"vector"
op2(data1,data2,z) //展开为vectorboost::factoryz整数运算
预处理程序识别整数只能用在#if/#endif里对整数进行运算，不能用于元函数，元函数里的表达式会被认为是普通的标记，例如：
#define calc(x,y) int x = y //定义元函数
calc(x,1+2) //调用元函数，展开为int x = 1+2preprocessor库为此实现了一整套整数运算的元函数，包括以下几类。
- ADD/SUB/MUL/DIV/MOD ：加减乘除和取余
- INC/DEC ：加减1运算
- MIN/MAX ：取较小或较大值
- AND/OR/NOT/XOR ：逻辑运算，与/或/非/异或
- BITAND/BITOR/BITXOR ：位运算
- BOOL ： bool运算，转换为bool值0或1
- EQUAL/LESS/GREATER：比较运算
这些元函数不能处理负数，正整数也不能超过宏BOOST_PP_LIMIT_MAG的上限（256）
#define x 1
#define y 2
#define v BOOST_PP_ADD(x,y) //加法,v=3
#define u BOOST_PP_SUB(v,x) //减法,u=2
#define w BOOST_PP_INC(BOOST_PP_INC(u)) //连续加1，w=4
#if BOOST_PP_BOOL(w)
#define a BOOST_PP_MOD(10,4)
#define b BOOST_PP_MUL(a,300) //乘法，超过整数上限，出错
#endif常用元函数
1.ASSERT
元函数BOOST_PP_ASSERT()提供基本的断言功能，类似C/C++里的assert，形式：
BOOST_PP_ASSERT(cond) //cond是判断条件
2.IF
元函数BOOST_PP_IF()实现条件控制语句，类似C/C++里的if，形式是：
BOOST_PP_IF(cond,t,f) //cond是判断条件，cond为0或者为定义，那么结果f,否则t
3.ENUM
元函数BOOST_PP_ENUM()内部用到了BOOST_PP_COMMA_IF，可以生成一个以逗号分隔的标记序列，形式是：
BOOST_PP_ENUM(count,helper,data) //连续调用多次helper
- count ：调用helper的次数，必须是整数且不超过256
- helper：形如helper(z,n,data)的元函数，被BOOST_PP_ENUM调用
- data ：任意元数据，作为参数传递给helper元函数
元函数BOOST_PP_ENUM()在执行后会展开为：
helper(z,0,data),helper(z,1,data),…,helper(z,count-1,data)
第一个参数z没有实际意义，被BOOST_PP_ENUM()用于迭代，主要利用n和data这两个参数进行运算。
//定义辅助函数，拼接d和n，即d##n
#define helper(z,n,d) BOOST_PP_CAT(d,n)
//定义元函数，通过BOOST_PP_ENUM多次调用helper
#define DECL_VARS(n,val) BOOST_PP_ENUM(n,helper,var)
//调用元函数，展开为"int x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9;"
int DECL_VARS(10, x);4.REPEAT
元函数BOOST_PP_REPEAT()类似BOOST_PP_ENUM()，同样可以生成重复的标记序列，但它的结果没有用逗号分隔，形式是：
BOOST_PP_REPEAT(count,helper,data)
执行后会展开为：
helper(z,0,data)helper(z,1,data)…helper(z,count-1,data)
//定义辅助函数，产生变量声明语句
#define helper(z,n,d) d##n{n};
//定义元函数，通过BOOST_PP_REPEAT多次调用helper
#define DECL_VARS(n,decl) BOOST_PP_REPEAT(n,helper,decl)
//调用元函数，展开为"int x0{0};int x1{1}; int x2{2};"
DECL_VARS(3, int x)高级数据结构
preprocessor库还支持几种高级数据结构，包括sequence、tuple、array和list。其中，sequence类似C++里的vector，是最容易使用的一种数据结构，它是一串以圆括号包围的标记，例如：
#define seq1 (a)(b)(c)(d)(e) //包含5个元素
#define seq2 (~123)([] )(--{}--)//包含3个元素可以对它施加很多操作，例如取长度、拼接、遍历等。
- SIZE(s) ：获取序列的长度，即元素数量
- HEAD(s) ：获取序列的第一个元素
- TALL(s)：获取序列最后一个元素
- ELEM(n,s)：获取序列的第n个元素
- CAT(s)：拼接整个序列
- FOR_EACH(f,x,s)：遍历序列，对每个元素执行函数f(r,x,e)，类似REPEAT
#define seq1 (a)(b)(c)(d)(e) //包含5个元素
#define seq2 (~123)([])(--{}--) //包含3个元素
BOOST_PP_SEQ_SIZE(seq1)
BOOST_PP_SEQ_CAT(seq1)
int BOOST_PP_SEQ_HEAD(seq1);
#define helper(r,d,e) BOOST_PP_STRINGIZE(e)
//遍历序列，其中的~参数不适用，宏最后展开为"~123""[]""--{}--"
BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH(helper,~,seq2)