Boost.Preprocessor

Препроцессор — штука достаточно неодназначная, что-бы это понять, достаточно поднять дискуссию на эту тему на каком-нибудь формуе, и опасная, так-как он вообще не в курсе синтаксиса языка программирования С++, ничего не знает о пространствах имен, шаблонах и тд. Лучше всего ограничить его применение условной компиляцией, а так-же не забывать использовать #undef. Но, если не следовать этой рекомендации, то с его помощью можно делать очень интересные вещи:)
Это можно продемонстрировать на примере списков типов, которые описаны в книге Александресску — «Современное проектирование на С++".
Вот реализация такого списка

1. struct empty_t {};
2.  
3. template<class Head, class Tail>
4. struct cons
5. {
6.     typedef Head head;
7.     typedef Tail tail;
8. };

а использовать его можно так:

1. typedef cons< int, cons<long, cons< double, empty_t > > > my_typelist;

Но это совсем не удобно, что-бы это исправить, нужен более простой способ объявления списков типов. Самый простой способ это сделать — макросы a-la Александресску:

1. #define TYPE_LIST_1(t) cons< t, empty_t >
2. #define TYPE_LIST_2(t1, t2) cons< t1, TYPE_LIST_1(t2) >
3. #define TYPE_LIST_3(t1, t2, t3) cons< t1, TYPE_LIST_2(t2, t3) >
4. typedef TYPE_LIST_3(int, long, double) my_typelist;

Это просто и понятно, но не очень удобно, хотелось-бы избавиться от размера списка в имени макроса.
То-же самое можно реализовать и без макросов, используя шаблоны:

1. template<class T1, class T2 = empty_t, class T3 = empty_t, class T4 = empty_t>
2. struct make_typelist;
3.  
4.  
5. template<class T1>
6. struct make_typelist<T1, empty_t, empty_t, empty_t>
7. {
8.     typedef cons<T1, empty_t> type;
9. };
10.  
11. template<class T1, class T2>
12. struct make_typelist<T1, T2, empty_t, empty_t>
13. {
14.     typedef cons<T1, cons<T2, empty_t> > type;
15. };
16.  
17. template<class T1, class T2, class T3>
18. struct make_typelist<T1, T2, T3, empty_t>
19. {
20.     typedef cons<T1, cons<T2, cons<T3, empty_t> > > type;
21. };

теперь достаточно написать:

1. typedef make_typelist<int, long, double>::type my_typelist;

и у нас есть список типов. В этом коде мы сталкиваемся с одним из недостатков языка С++ — отсутствием шаблонов с переменным числом параметров, поэтому приходится описывать все необходимые специализации. Страшно представить, что будет, если нам потребуется создать список хотя-бы из десяти элементов. И вот здесь нам может помочь библиотека boost.preprocessor. С ее помощью можно написать вот такой нечитаемый код:

1. #include <boost/preprocessor/repetition.hpp>
2. //boost preprocessor
3. #define MAX_TYPELIST_SIZE 4
4.  
5. template< BOOST_PP_ENUM_PARAMS_WITH_A_DEFAULT(MAX_TYPELIST_SIZE, class T, empty_t)>
6. struct make_typelist;
7.  
8. #define TUPLE_PRINT(n, i, data) data
9. #define GEN_MAKETYPELIST(n, i, unused)                                  \
10. template< BOOST_PP_ENUM_PARAMS(i, class T) >                            \
11. struct make_typelist<                                                   \
12.       BOOST_PP_ENUM_PARAMS(i,T)                                         \
13.       BOOST_PP_COMMA_IF(i)                                              \
14.       BOOST_PP_ENUM(                                                    \
15.           BOOST_PP_SUB(MAX_TYPELIST_SIZE,i), TUPLE_PRINT, empty_t) >    \
16. {                                                                       \
17.     typedef BOOST_PP_ENUM_PARAMS(i, cons<T), empty_t                    \
18.             BOOST_PP_REPEAT(i, TUPLE_PRINT, > ) type;                   \
19. };
20.  
21. BOOST_PP_REPEAT_FROM_TO(1, MAX_TYPELIST_SIZE, GEN_MAKETYPELIST, ~)
22.  
23. #undef TUPLE_PRINT
24. #undef GEN_MAKETYPELIST
25.  
26. typedef make_typelist<int, long, double>::type my_typelist;

В этом примере, препроцессор создаст точно такой-же код как и в предидущем примере. Но теперь, в случае если нам потребуется увеличить максимальный размер списка типов для make_typelist, достаточно изменить MAX_TYPELIST_SIZE. Многие библиотеки boost используют подобную технику для эмуляции шаблонов с переменным количеством параметров, например boost.tuple.
В данном конкретном случае, макрос GEN_MAKETYPELIST создает одну из специализаций шаблонного класса make_typelist, в качестве параметров он получает максимальный размер списка типов(n), и количество параметров шаблона(i). Этот макрос используется в BOOST_PP_REPEAT_FROM_TO, для генерации всех необходимых специализаций шаблона.
Сама библиотека boost.preprocessor — достаточно простая. Начать ее использовать очень легко, главное знать, для чего она может быть полезна.