一. 什么是Lambda
aslb^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a^)@}4 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
D'
h%. X$<CIZ 239gpf]} /6'5uP
class filler
)4FW~o<i {
l=>FoJf!*< public :
Pu2cU5n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JIMi~mEiN } ;
k|rbh.Q z|m-nIM %hA0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
rW2 ]2mfby dJ7 !je1N* :D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^}Gu'!z9D $mst\]&; Wl{}>F`W[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sWMY
Lo )#Id=c Uclta KCS},X_ 二. 战前分析
NY%=6><t! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
u:}yE^8 @ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
z#srgyLt %xN91j[" ! ?GW<Rh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LE+#%>z> /* --------------------------------------------- */
7eyx cr;z vector < int *> vp( 10 );
l\&Tw[O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
. L]!* /* --------------------------------------------- */
Vdb X4^V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B"Ttr+ /* --------------------------------------------- */
m$^v/pLkM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,z|g b]\ /* --------------------------------------------- */
,Y27uey{wa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
joJQ?lG /* --------------------------------------------- */
Ft 2u&Rtx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C<q@C!A (x8D ]a d6g^>}-!t 8'VcaU7Nh 看了之后,我们可以思考一些问题:
[_3L 1._1, _2是什么?
w4;1 (' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
b^&nr[DC 2._1 = 1是在做什么?
2~!+EH
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
uVLKR PY Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\']_ y\ .Za)S5U LX;" Mz> 三. 动工
=U3rOYbP; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_iZ9Ch\ %8! }" Xa ~d&W;mef- ]t.6bb4 template < typename T >
8i?:aN[.1b class assignment
? VHOh9|AT {
u*<knZ~ty T value;
s )V<dm;T public :
njBK { assignment( const T & v) : value(v) {}
DBZ^n9 template < typename T2 >
P(~vqo>! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Hge0$6l } ;
hH=}<@z *ta?7uSiT @SH$QUM( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7\ kixfEg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gw v
s Y
#6G&)M vC%8-;8{H O",*N class holder
"1>48Z-UC {
NekPl/4 public :
~Jx0#+z9V template < typename T >
P^& =L&U assignment < T > operator = ( const T & t) const
(@;=[5+ {
gSXidh}^ return assignment < T > (t);
:B5M#D!dO }
^U]B&+m } ;
;wj8:9
; QX|y};7\e <~-cp61z; 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=.8fES v0'`K 5M static holder _1;
"/qm,$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I2<5#|CXpZ >sm<$'vZ/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-)$5[jM] 而不用手动写一个函数对象。
)~H&YINhn ^Qa!{9o[ xHi.N*~D m}o4Vr;" 四. 问题分析
;]sbz4? 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&u~#bDh 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
clO9l=g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
h!q_''*; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$ {5|{` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!ui:0_
<5:`tC2 五. 问题1:一致性
Z<@dM2b) 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
/{*0
\`; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Eao^/MKx- [7@9wa1v! struct holder
bz\-%$^k {
)lDmYt7me //
kNrN72qg template < typename T >
Ee 15Y$1 T & operator ()( const T & r) const
(bo-JOOdY( {
qB8R4wCf return (T & )r;
dE]yb|Ld }
k;xIo(: } ;
x{#W84 k{-#2Qz 这样的话assignment也必须相应改动:
QeNN*@
='i k*uLjU template < typename Left, typename Right >
6Dz N.fz class assignment
)HJ#|JpxC {
u5E\wRn Left l;
t @vb3 Right r;
P&}J(;Lbl public :
mB<*we assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?$Jj^/luD template < typename T2 >
RA$q{$arb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
VFLW@ } ;
\ICc?8oL y;xY74Nq 同时,holder的operator=也需要改动:
8\B]! c-q=Ct template < typename T >
8D6rShx = assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G"D=ozr {
WI}cXXUKm0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
caXSt2|' }
&$8YW]1M ~zph,bk 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
o GN*p_g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m*H' Cb } za"rU return l(rhs) = r;
c=#V*< 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
:oO
?A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"1|\V.>>; O"V;otlC template < typename Tp >
nC(<eL class constant_t
=]m,7 v Rq {
c4Wl^E8 const Tp t;
?{rpzrc!* public :
cbaa*qoU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$i]G'fj template < typename T >
AtYqD<hl: const Tp & operator ()( const T & r) const
.-4]FGg3 {
bd)'1;p return t;
i$JN
s)I% }
X(JE]6_ } ;
KuJNKuHa. :jr`}Z%;y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+Hkr\ 下面就可以修改holder的operator=了
5Vj O:> $~)YI/b template < typename T >
W@FSQ8b>$m assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0AD8X+M{P {
,jq:%Y[KZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:b`ywSp` }
5N(OW:M xZ(ryE% 同时也要修改assignment的operator()
}BI|M_q.1~ #6*20w_u template < typename T2 >
iOJ5KXrAO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7^W(e s 现在代码看起来就很一致了。
UAe8Ct=YJ IaT\ymm` 六. 问题2:链式操作
Pmdf:?B 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q:U>nm>xA 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
hI 1or4V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\dJOZ2J<z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
TX).*%f[r 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
N~~
sM"n hMnm> template < typename T >
W[<ZI>mf struct result_1
3nnoXc' {
8F9x2CM-[C typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)=pa* } ;
zvK'j"Wq= D`R~d;U~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
SFR<T ;cfPS template < typename T >
<S3s==Cg struct ref
&a.A8v) {
Z -fiJ75 typedef T & reference;
(\UpJlW } ;
Y49&EQ template < typename T >
N;gY5;0m struct ref < T &>
$i@I|y/ {
Y.kgJ #2 typedef T & reference;
M;9s } ;
*Gul|Lp$<I ]-;MY@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
spT$}F2n >R}G template < typename T >
U^8S@#1Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}#h`1 uV {
#Q'#/\5 return l(t) = r(t);
`j8pgnY>5~ }
Cy dV$!&mP 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
<$??Z;6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3~1Gts 54].p7 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
fcO|0cQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
XAZPbvG|$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/j-c29nz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
HD'adj_, 最后的布局是:
cx]H8]ch7 Add
ow{J;vFy\ / \
+xd@un[r< Divide 5
r
@}N6U~* / \
!e:_$$j _1 3
Qk >9o 似乎一切都解决了?不。
Vh?RlIUA 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
WPAT\Al&AE 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
\/64Xv3L0 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
td7Of(k' &0i$Y\g template < typename Right >
Fw:_O2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e07u@_'^ Right & rt) const
>gDeuye {
WLA&K] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q@g#DP+C }
Dt!
< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(eAz
nTU XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
~ #7@;C<nt 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`<{LW>Lb 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"
sC]z} 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
/>N# PF 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
vVP.9( 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
yi:}UlO l(W?]{C[% template < class Action >
8L+A&^qx class picker : public Action
y^z
c@f {
1nw\?r2 public :
TF9A4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
et"Pb_-U // all the operator overloaded
bB>.dC } ;
wJD'q\n UVXSW*$ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
w{t]^w: 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
mFeR~Bi>! zdw*
?C template < typename Right >
5KP\ #Y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OAD W;fj {
Ot)S\s> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ik#Wlz`4 }
`5e{ec
c7 3-&~jm~" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p8 Ao{ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
g)R 2V N6v?Qzvi template < typename T > struct picker_maker
cg o {
S}a]Bt typedef picker < constant_t < T > > result;
:%Oz:YxC/ } ;
e"_kH_7sv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JEaTDV_ {
d14 n> typedef picker < T > result;
)ki
Gk}2 } ;
^`B;SSV =H3tkMoi2 下面总的结构就有了:
#4JLWg functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
T:@7EL picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
k~gOL#$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`a!9_%|8 至此链式操作完美实现。
v K[%cA" %<!YjJ +g kJrw 七. 问题3
TEh.?
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
#4lIna%VX p_(En4QSH template < typename T1, typename T2 >
rlGv6)vb ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-7]j[{?w {
)$1>6C\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T2/:C7zL }
a+cDH gb|;]mk*" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]%y>l j?Y
46pR!k template < typename T1, typename T2 >
7~F~ 'V struct result_2
~\8(+qIv%f {
i/skU9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1.+6x4%rV } ;
3h:y[Vm#9y gnjhy1o 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7F6B 这个差事就留给了holder自己。
/`7+Gy< \PUJD,9H ;kY~-Om template < int Order >
pu+Q3NfR class holder;
"TJ*mN.i{} template <>
mL pM8~L class holder < 1 >
m./PRV1$x {
-fl6M-CYX public :
,oh;(|= template < typename T >
]d-.Mw,' struct result_1
vsZ?cd {
]gg(Z!|iQ typedef T & result;
fggs
;Le } ;
D[ #V template < typename T1, typename T2 >
jeJgDAUv struct result_2
`d$@1 {
-YAtM-VL typedef T1 & result;
FOk;=+ } ;
@aZ Tx/ template < typename T >
9$Z0mz k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/1v9U|j {
KMz!4N return (T & )r;
&H]/'i- }
RG""/x; template < typename T1, typename T2 >
[5& nH@og typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#MlpOk*G {
Y}v3J(l return (T1 & )r1;
U31@++C[ }
DrkTM< } ;
L"%SU eu9*3'@A template <>
4$[o; t> class holder < 2 >
CDRbYO {
vM6W64S public :
gWGDm~+ template < typename T >
$q)YC.5$ struct result_1
4minzrKM\ {
_OTVQo Ap typedef T & result;
Bskp&NV': } ;
Tk4>Jb template < typename T1, typename T2 >
Lr D@QBT struct result_2
j}eb
_K+I {
DkEv1]6JI_ typedef T2 & result;
L;%w{,Ji } ;
~(ke'`gJ0- template < typename T >
G:":CX"O( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5EcVW|( {
(+epRC return (T & )r;
7!pKlmQ }
ZQ_6I}i") template < typename T1, typename T2 >
~}}<+ JEEO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:86:U 0^ {
nYjrEy)Q return (T2 & )r2;
R-S<7Q3E0= }
#%\0][Xf } ;
{9U!0h-2" fk5'v <[cpaZT, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
#mw!_]
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;na%*G` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
< ,*\t {g<D:"Q return l(i, j) = r(i, j);
$TXxhd 6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{:K_=IRZ fUkqhqe return ( int & )i;
0X5cn 0L^ return ( int & )j;
dA~:L`A|X 最后执行i = j;
iVI& 可见,参数被正确的选择了。
^w\22 Q #f2k*8"eAF 8m?(* [[ B#Ybdp ; bTc>-e, 八. 中期总结
FnA Kfh( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6M*z`B{hV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lx%c&~.DiB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-[L\:'Gp5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tF`L]1r> F,wB6Cw 7Ed0BJTa 112WryS qjP~F W^tD6H; 九. 简化
S)W xTE9 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
(BVqmi{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C
e-ru) 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tb+gCs'D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(XO=W+<' +-*/&|^等
h9H z6
> 2. 返回引用。
Yub}AuU`v =,各种复合赋值等
Cdz&'en^ 3. 返回固定类型。
_Sr7b#)o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iWf+wC| 4. 原样返回。
G&g;ROgY operator,
0+FPAqX 5. 返回解引用的类型。
.n]"vpWm[ operator*(单目)
j#5a&Z 6. 返回地址。
)/$J$'mcxd operator&(单目)
NZvgkci_(u 7. 下表访问返回类型。
&)1.z7T operator[]
STW?0B'Jr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)[Tm[o?Y. operator<<和operator>>
rv*{[K L3, /7 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
rFg$7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o72r `2 -qIi.]/f"9 template < typename Left >
f CU] struct value_return
*#Cx-J {
oe|#!SM( template < typename T >
fs'SCwx struct result_1
!cyrt< {
##rkyd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3x+lf4" } ;
ZbYC3_7w =0g!Q template < typename T1, typename T2 >
9p W~Gz struct result_2
zr.\7\v {
6<];}M_{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Fc5.?X- } ;
X,k^p[Rcu } ;
$gUlM+sK |H?t+Dyn)q _Vr- bpAf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v76Gwu$d W@T\i2r$z 下面我们来剥离functor中的operator()
{cXr!N^K 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&>JP.//spi oP`l)` return l(t) op r(t)
GTP'js return l(t1, t2) op r(t1, t2)
X0;u7g2Yz return op l(t)
[Yt{h9 return op l(t1, t2)
hC\
l
\y return l(t) op
(s3k2Z return l(t1, t2) op
E!9WZY return l(t)[r(t)]
k H.dtg_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r:g\ f$C{Z9_SX 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
EqW~K@ 单目: return f(l(t), r(t));
JQ03om--( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:wC\IwG~CE 双目: return f(l(t));
:0J`4 return f(l(t1, t2));
>(Y CZ 下面就是f的实现,以operator/为例
<YaT r9%w LiG$M{ 0 struct meta_divide
&i5@4,p y9 {
vjS`;^9 template < typename T1, typename T2 >
E_ns4k#uG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W+ S~__K {
<fUo@]Lv
return t1 / t2;
S^rf^% }
`8!9Fp } ;
h=#w< @ `B)@ 这个工作可以让宏来做:
_,J+b R+b ix!xLm9\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m/=nz. template < typename T1, typename T2 > \
A=N$5ZJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G}nJ3 以后可以直接用
lFzVd
N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=1IK"BA2? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}DhqzKl (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
sW]_Ky.] m;@q('O :PO./IBX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
=
lo.LFV 6("_}9ZOc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?:"ABkL|+Y class unary_op : public Rettype
2%%\jlT_ {
=]7o+L4 Left l;
p!UR;xHI\ public :
ALMsF2H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o2!738 T9nb ~P[ template < typename T >
?
:H+j6+f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4aXIRu%#7 {
1/}H
0\9' return FuncType::execute(l(t));
=-U0r$sK+F }
bU=Utniq !d72f8@9 template < typename T1, typename T2 >
enQ*uMKd^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=QqH`.3 {
&A0OYV3i. return FuncType::execute(l(t1, t2));
CHgip&(.F }
U{2xgNJ } ;
i~';1
.g f'*-<sSr 'PF>#X'' 同样还可以申明一个binary_op
5u!\c(TJ+ c*IrZm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pq /5Dy class binary_op : public Rettype
(0 T!-hsP {
\L Q+
n+ Left l;
_C !i(z!d Right r;
@DysM~I
public :
:q9! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~i.*fL_Y <],{at` v template < typename T >
H>TO8;5( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`ASDUgx Mq {
J K/{IkF return FuncType::execute(l(t), r(t));
:;{M0 }
Btm,'kBG 9j2t|D4uT template < typename T1, typename T2 >
@c|=onx5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2) X#&IE {
.6wPpL G?{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\g}]u(zg% }
U6.aoqb% } ;
'09|Y#F (y9KO56.V& dFz"wvu` o 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
h^3gYL7O6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'< Zm>L& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h:4(Gm; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Q#g`D,:o%~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8V:;HY# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<C`bf$ak 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EFX2>&mWo8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[q9B"@X 下面是修改过的unary_op
0*{(R# \YvG+7a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
OUBGbld class unary_op
D3Q+K {
{)" 3 Left l;
(|QJ[@?q !Tnjha* public :
wps/{h, C$w%!
jE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u^2`$W alb3oipOB template < typename T >
Y%
iqSY struct result_1
@O#!W]6NT6 {
Cut~k"lv typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>_}isCd, } ;
@|Pm%K`1 _(m72o0g>> template < typename T1, typename T2 >
Pe%[d[k struct result_2
Hx#YN*\.M {
?}HK!feU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j yHa}OT } ;
S!?T0c?> :;%Jm template < typename T1, typename T2 >
?|M-0{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aT0~C.vT {
R~g|w4a@sC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!gXxM,R }
\+o\wTW '?rR>$s template < typename T >
tc~gn!" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RC_Pj) {
SAm%$vz%M return OpClass::execute(lt(t));
yY$^
R|t }
/zIG5RK> kz=ho~ @ } ;
*V&M5 :2/L1A)O !9d7wPUFr 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
D6ZHvY8R 好啦,现在才真正完美了。
MdBmq/[O 现在在picker里面就可以这么添加了:
VzG|Xtco[ //8W"> u template < typename Right >
7
A0?tG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i c{I {
?N{\qF1Mz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}3z3GU8Q- }
X'OpR 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
k0Vri$x J jAxNviG WuK<?1meN V!:!c]8F e:G~P
u` 十. bind
24wDnDyh 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
pm
O9mWq 先来分析一下一段例子
KM &P5} 8^_:9&) i 7C|AiSH int foo( int x, int y) { return x - y;}
l!p`g>$&f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7-S?RU]g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dDS{XR 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Xqf\}p n 我们来写个简单的。
ANm@$xO* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6mcb'hy 对于函数对象类的版本:
KS_+R@3Z %M
x|"ff template < typename Func >
q^[t</_N struct functor_trait
ykQb;ZP8jh {
~<k>07 typedef typename Func::result_type result_type;
"dpjxH=xO } ;
A f`Kg-c_( 对于无参数函数的版本:
}+jB5z'w RLf-Rdx/ template < typename Ret >
JpXv+V struct functor_trait < Ret ( * )() >
9d1km~ {
O/eZ1YAC typedef Ret result_type;
?;tPqOs& } ;
z$&B7? 对于单参数函数的版本:
|5flvkid >33=0< template < typename Ret, typename V1 >
_`gF%$]b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Mmz;
uy_ {
mAlG}< typedef Ret result_type;
K+Him]
b } ;
yl$Ko 对于双参数函数的版本:
1ZFKLI`V !w7/G template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-aT-<+?s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|?KYY0 {
D:k< , { typedef Ret result_type;
K qJE?caw } ;
kw59`z Es 等等。。。
,X/j6\VBO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-#I]/7^ GkOk.9Y,5 template < typename Func >
Pz50etJ struct func_return
LB@<Q.b,U {
N+.Nu= +i2 template < typename T >
cK|Uwzifd struct result_1
-O &>HA {
]fb@>1
jp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?EUg B\ } ;
<HnJD/g !v2/sq$G template < typename T1, typename T2 >
+~=a$xA[C struct result_2
jA"}\^%3 {
qz-
tXc, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MXW1: } ;
j~_iv~[ } ;
+aOevkY] 9o,Eqx4J 2:Yvr_L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Zwq\m.h W$]qo|2P template < typename Func, typename aPicker >
8K2 @[TE=5 class binder_1
M?8sy {
3^KR{N p Func fn;
7mSNz. aPicker pk;
uWx<J3~q. public :
glC,E> (?A
c`H template < typename T >
.]E"w9~ struct result_1
iq3)}hGo {
IS"[< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XR]bd } ;
;):;H?WS|A `Ku:%~$/ template < typename T1, typename T2 >
NtGJpT4YX struct result_2
#i~P])%gNP {
HB#!Dv&' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7 Td
9mkO } ;
S\ak(<X tRPIvq/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=WUNBav HG /fp<[ template < typename T >
ms3" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Ec;6V
e {
yVVyWte, return fn(pk(t));
0(o2<d7 }
8nZ_. template < typename T1, typename T2 >
##By!FTP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T0A=vh;S {
CH `Kpt return fn(pk(t1, t2));
`i|!wD,=\ }
")9 ^ } ;
<:AA R2= w
nBvJb]4l # [i3cn
一目了然不是么?
- 5v{p 最后实现bind
@u$NB3 R{[v#sF ># +PBl3 template < typename Func, typename aPicker >
p+ReQ.5| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HJb^l 4Q {
5(2 C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Tcv/EST }
{li
Q&AZ AaU!a 2个以上参数的bind可以同理实现。
|L89yjhWBs 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
pFs/ipZX^* ,2 xD>+= 十一. phoenix
t"9r`0> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+9]t]Vrw i{9.bpp/ for_each(v.begin(), v.end(),
N
G vb] (
3rMi:*? do_
\0Xq&CG=E [
#'@@P6o5 cout << _1 << " , "
2f{p$YIt ]
]w,|WZm .while_( -- _1),
vH}VieU cout << var( " \n " )
5GPrZY" )
6Ik
v}q_j );
hVyeHbx ``]NB=N}{1 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ltrti.& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!yi*Zt~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ve9)?=! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%<8?$-[ mYfHBW: p< pGqW template < typename Cond, typename Actor >
bz 7?F! class do_while
OZz/ip-!lc {
Zcw<USF8 Cond cd;
{|0YcL Actor act;
9*~";{O.Oa public :
YHY*dk*|C template < typename T >
nxEC6Vh' struct result_1
d%L/[.& {
2zbn8tO typedef int result_type;
J!|R1 } ;
InRRcn( =/xx:D/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
mm*nXJ uwi.Sg11 template < typename T >
4Q1R:Ra typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,ExY.'%1 {
0,&] 2YJ do
Jq"3xj {
!K2QD[x act(t);
Piw i }
O` !XW8 while (cd(t));
ml)\R L return 0 ;
#N|JC d_ }
,y-!h@( } ;
TtWzjt o:*$G~. k V@y&n1?6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(+xT5 2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
mBB"e"o 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
X,lhVT
| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
t+pA9^$[` 下面就是产生这个functor的类:
`WMU'ezF Z;tWV%F5 \R-'<kN.* template < typename Actor >
JSylQ201 class do_while_actor
{md5G$*% {
MLiaCG; Actor act;
hhWy-fP#
public :
\QG2V$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}G^'y8U m$hkmD| template < typename Cond >
'~7zeZ' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?I+$KjE+ } ;
6Hy_7\$(- L?M
x"
e]dFNunFq0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Nw"?~"bo 最后,是那个do_
;;C2t&( uvR l`"Y *c%{b3T_ class do_while_invoker
>[nR$8_J-l {
g-ZXj4Ph! public :
lu+KfKa template < typename Actor >
RU/SJ1wM" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I#]pk! {
De{ZQg) return do_while_actor < Actor > (act);
.!+7|us8l\ }
,h/l-#KS } do_;
f)Y~F/[$P =HV${+K=~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0`v-pL0| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#Jp|Cb<qx 最后来说说怎么处理break和continue
n{{"+;oR 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
rXBCM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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