Constante Binare in C++

C++ ca limbaj de programare, suporta 3 baze de numaratie: normalul decimal, folositorul hexadecimal si total inutilul si eventual creatorul de probleme octal. Ma refer aici la conventia de scriere a unui numar in octal: orice numar incepand cu cifra 0. De aici confuzii de genul 0033 fiind de fapt 27 si nu 33 prefixat cu 0-uri pt. frumusete sau stil:)

Ca o paranteza curioasa, numerele de genul 08, 09 sunt total ilegale in C/C++, deoarece evident octul are cifre numai de la 0 la 7. Incercati de exemplu
int i = 08;

in orice compilator si urmariti efectul!

C/C++ fiind limbaje de nivel mediu, operand cu concepte per masina: pointeri, sizeof(), etc, ar fi trebuit sa contina si posibilitatea de a scrie numere direct in baza 2 (in binar) care de mult ori ar fi fost de dorit decat blamatul octal. Cei care lucreaza des cu operatii pe biti, cred ca ar fi apreciat cel mai mult o atare functionalitate.
Exista compilatoare care suporta numere introduse direct in baza binar, de exemplu GCC, dar mult de preferat ar fi fost o standardizare.
Bineinteles ca se pot scrie functii specializate pentru asa ceva (conversie din/in binar) cand este nevoie, dar cum orice programator de C/C++ stie, o functie inseamna extra timp la rulare, chiar daca in ziua de azi e de ordinul mili/nanosecundelor. Deci inca odata, o solutie din compilator ar fi perfecta!

Desi C++ nu ofera asa ceva, ofera in schimb suportul pentru a construi asa ceva...
Ma refer aici la template-uri si mecanismul de specializare a acestora. Prin utilizarea unei clase template specializata pe int, se pot realiza in C++ constructii in baza 2, care vor fi evaluate de compilator automat drept simple numere in baza 10!
De examplu putem avea ceva de genul:

binar<11>::valoare

care va fi automat evaluat si inlocuit de compilator (deci fara nici o implicatie asupra rularii programului) cu valoarea in baza 10:3
Codul care face posibil asa ceva:

/*
* determinam la inceput cel mai mare integer care poate fi
* descris (atomic) pe o masina, pt a beneficia de cele mai
* multe lungi secvente de cifre pe o masina de 32 biti:
* 'long'(dword din asm) de maxim 10 cifre pe masini x86
* 'long long' de maxim 19 cifre pe masini x64
* (long long exista si pe masina de 32 biti, dar va
* fi simulat sau truncat)
*/
typedef long long longest_t;

/*
* clasa template, specializata numai pentru longest_t
* tot secretul aici este valoarea elementului 'value' din
* enum, care nu e precizat direct ci lasat sa fie evaluat
* prin recursivarea in alte instante ale clase template,
* adica numarul nostru 'deghizat' in binar (el fiind tot
* scris in decimal), va fi impartit pana la epuizare la
* 10, retinand resturile impartirii (adica izoland cifra
* cu cifra) apoi reinmultind cu 2 pt a schimba baza.
*/
template<longest_t N>
class bin
{
public:
enum {
value = (N % 10) + (bin<N/10>::value << 1)
};
};

/*
* ne vom opri la ultima cifra, pt a ingadui incheierea
* lantului recursivitatii si 'reimpachetarea' stivei
* acest lucru este posibil datorita specializarii (adica
* tratarii separate a) template-ului pt. cazul cand
* numarul devine 2 (acest lucru e 'fortat' de noi mai
* jos...)
*/
class bin<2>
{
public:
enum {
value = 0
};
};


Desi template-urile au realizat toata treaba pentru noi si sunt instrumente perfecte aici, operand numai in timpul compilarii, vom apela totusi la fratii lor 'vitregi': macrocomenzile, din doua motive:

1. e destul de ciudat a scrie bin<10>::value de fiecare cand vrem numarul 2 scris in binar
2. dupa cum am spus in introducere octalul ne poate juca feste, asa ca vom prefixa invizibil un 2 in fata oricui numar in noua baza, pt a inlatura orice confuzii si pt a avea si un mecanism simplu de stop.
Macro-ul este:

#define binary(n) bin<2##n>::value


De notat aici operatorul ## al preprocesorului, care lipeste direct doi operanzi sau paramatri (din a##b va rezulta ab).

Cu toate acestea puse la punct, nimeni nu ne mai opreste sa scriem de acum incolo:


binary(11) = binary(011) = binary(000000000000000011) pentru 3
binary(11111111) pentru 255
binary(100000000000000000) pentru 131072
binary(111111111111111111) pentru 262143 (maximumul in binar pe un sistem pe 32biti)



Sper sa va placa micul truc si folositi-l pe oriunde aveti ocazia sau nevoia!
Ca o nota in plus, pe acest mecanism al utilizarii templaturilor si faptul ca ele sunt evaluate de catre compilator printr-o 'pseudoexecutie', numeroase alte programe interesante se pot realiza: numarare de biti, mini calculatoare pt. constante, etc.
O nota de inspiratie personala a fost vizualizarea unui mini compilator de LISP realizat numai in template metaprogramming (exact ce am utilizat mai sus)!