一. 什么是Lambda
2VA!&`I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Jd_;@(Eg= 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,
^ *0'\/N& J? .F\`N) Zyu/|Og wPX*%0] class filler
Hkege5{ {
7b, (\Fm public :
ZIDbqQu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_|A+) K } ;
{]^O:i" /,2rjJ#b py
@(
< 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:
iG#}` kJT+ BJk
Z2= zU&L.+
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{e"dm5 (5a1P;_Y rQb7?O@- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-R
b{^/ _[t8rl ?T!)X)A# yz8jU*H 二. 战前分析
ml0*1Dw 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。
Z.1>
kZ 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
G69GoT XogVpkA rzUlO5?R= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P6\6?am /* --------------------------------------------- */
cE\>f8 I vector < int *> vp( 10 );
!Ms[eB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mV)+qXC /* --------------------------------------------- */
pr&=n;_ n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]Y`Ib0$ /* --------------------------------------------- */
]JXKZV8$0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[M%._u, /* --------------------------------------------- */
69OF_/23 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ac8P\2{" /* --------------------------------------------- */
2YlH}fnH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j.%K_h?V5 H
C0w;MG) -1u9t4+` .4-,_`T? 看了之后,我们可以思考一些问题:
n}?wVfEy 1._1, _2是什么?
\)/yC74r7( 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。
!5Sd2<N 2._1 = 1是在做什么?
+?dl`!rE 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。
VUwC-) 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。
;+/o?:AH gE])!GMM3 M{mSd2 三. 动工
{A:j[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:J/M,3 t9cl"F= =0
F_H82BE+3 template < typename T >
4(8xjL: class assignment
A/}W&bnluD {
yZkyC'/ T value;
y*23$fj( public :
k{I01 assignment( const T & v) : value(v) {}
[yS#O\$'e template < typename T2 >
\ck+GW4& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(Pbg[AY } ;
~xLJe`"JUx %$5H!!~o n6<V+G)T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
SUM4Di7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.@ F]Pht <RNJ>>0 ~j9O$s~) =]C]= class holder
&--ej|n {
)#iq4@)|g public :
UVQ7L9%?f template < typename T >
'#/G,%m<!i assignment < T > operator = ( const T & t) const
kgi>}
% {
[U/(<?F{( return assignment < T > (t);
._O }
3?n>yS } ;
w= P9FxB 2*iIjw3g $*R/tJ. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
T~_/Vi uxaYCa? static holder _1;
({WyDu&= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q'O[R+YT , y|wlq3o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^BQrbY 而不用手动写一个函数对象。
Q[F}r` ^vilgg~ Y!J>U 7R!5,Js+ 四. 问题分析
#~O b)q| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
0tg8~H3yy 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
kn"(mJe$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]n."<qxeT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
::FS/Y]Fg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:>Rv!x` L2Pujk 五. 问题1:一致性
uvP2Wgt 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?|
6(d }W2GP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v[e:qi&fG )B,|@ynu struct holder
1K,1X(0rL8 {
91>fqe //
U-/{0zB template < typename T >
K"j_>63) T & operator ()( const T & r) const
Ig]iT {
kVK/9dy-F return (T & )r;
lKZB?Kk^w\ }
s, k } ;
\.YS%"Vz )WT>@ 这样的话assignment也必须相应改动:
@Z>ZiU,^ '52~$z#m template < typename Left, typename Right >
t58e(dgi class assignment
|sRipWh {
Mi'8
~J Left l;
26T "XW'_ Right r;
NT@;N /I public :
xk&Jl#v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{:@tQdM:i8 template < typename T2 >
B#/Q'V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;4N;D } ;
;q N+^;,2 *HEuorl 同时,holder的operator=也需要改动:
M@0;B30L )jrV#/m9 template < typename T >
2{|h8oz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L_=3<nE {
3bnS
W5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xd^\@
}
P ;IrBq6|o y
WV#Up 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
AL>$HB$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Jgnhn>dHe q.,JVGMS return l(rhs) = r;
23~Sjr
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。
Xy5e5K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8Q_SRwN >jD[X5Y template < typename Tp >
p<M\U"5Ye class constant_t
Y>'|oygHA {
cM&{+el const Tp t;
5mb]Q)f9- public :
EkziAON constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jH_JmYd template < typename T >
$56,$K`H const Tp & operator ()( const T & r) const
xyI}y(CN1 {
/7gOSwY return t;
q$=#A7H>3) }
(<^ yqH? } ;
E*+{t~ XQw>EZdj_N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L|p
Z$HB 下面就可以修改holder的operator=了
Ol!ntNhXm VkZ7# template < typename T >
Yk=PS[f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>$4d7.^hb/ {
i':C)7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
cTG|fdgMW }
IIbYfPiO `]%|f 同时也要修改assignment的operator()
i>(e}<i wiiCd template < typename T2 >
ti#7(^j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-\C!I 现在代码看起来就很一致了。
AvW:<}a, 2k=#om19 六. 问题2:链式操作
:Y [LN 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<i,U )Tt^C 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
)==Jfn y 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
#'y#"cmQ. 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
[UH||qW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NX}<*b/ R6(oZph template < typename T >
I1X-s struct result_1
EKO[ !, {
13>0OKg`# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
UeRj< \"Q } ;
D|{jR~J)xK ga`3 ( 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
J@u;H$@/y /{&tY:;m template < typename T >
bD?VU<)3 struct ref
R~PA1wDZ {
.hifsB~ typedef T & reference;
Om5Y|v"* } ;
,'u W*kx template < typename T >
h D/*h*}T> struct ref < T &>
nR-YrR*k {
-X"p:=;j typedef T & reference;
cH&J{WeZa } ;
-[wGX}} aJ>65RJ^= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;<ZLcTL S Em Q@1 template < typename T >
|AozR ~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h%uZYsK {
2%_vXo=I return l(t) = r(t);
WHj'dodS }
2I,^YWR 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。
9J2NH|]c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
W>j !Q^? M
r5v< 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
c_4[e5z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0E3[N:s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0"pAN[=K@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l`f/4vy 最后的布局是:
N$U$5;r~` Add
md"!33 @ / \
q-}Fvel u Divide 5
3v1iy/ / / \
bAx-"Lu _1 3
SMpH._VFeE 似乎一切都解决了?不。
zo4qG+>o 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
&tg&5_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
FG.em OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
F9,DrB,B{ ,Y/ g2
4R template < typename Right >
+lHjC$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t%E!o0+8Z Right & rt) const
sTn<#l6 {
J4fi' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,[P{HrHx }
hpO`] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
o!kbK#k 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。
~f$|HP} 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
SAy=WV 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
e&&53? 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
I|^;B8[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
B><d9d 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
iKX-myCz ]&lY%"U$i template < class Action >
^hZ0IM class picker : public Action
)b)-ZS7 {
xc=b
|:A public :
n>BkTaI picker( const Action & act) : Action(act) {}
MkfBuW;) // all the operator overloaded
U:^PC
x` } ;
Vex{.Vh," Cv6'`",Yzm 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。
;DFSzbF` 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:
21K>`d\ )48QBz? template < typename Right >
1_PoqD!q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&,{fw@#)_ {
<G|(|E1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fF7bBE)L/| }
`d5%.N RI(DXWM|h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9]f!'d!5 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。
tX_R_]v3 0i!uUF template < typename T > struct picker_maker
D1zBsi94D {
|}BLF typedef picker < constant_t < T > > result;
\Q0[?k } ;
2mVD_ s[` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Enum/O5 {
Qz5sxi typedef picker < T > result;
ZX9T YN } ;
J;.wXS_U8 <
$J>9k 下面总的结构就有了:
49GkPy#]L= functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
.F
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
JTSlWq4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
RP[{4Q8 至此链式操作完美实现。
le/,R@]B9 hI]Hp3S B-ngn{Yc 七. 问题3
^o3"#r{:+ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ve}(s?hU5 GpY"fc% template < typename T1, typename T2 >
w$zu~/qV2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3x{t( {
m$}R% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
KL1/^1 }
!t$'AoVBq r`W)0oxD 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:
U>=Z-
T /uPcXq:L~ template < typename T1, typename T2 >
?Y-%'J( struct result_2
LlX{#R {
[$0p+1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g!@<n1 L } ;
q rJ`1 {XR6>] 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
x+Ttl4 这个差事就留给了holder自己。
-]/I73!b #lmB
AL~3 >`Y.+4mE template < int Order >
^Cu\VV class holder;
Aw$x;3y template <>
zi|+HM class holder < 1 >
j9eTCJqB {
-+(jq>t public :
K28+]qy[ template < typename T >
ALrw\qV struct result_1
}\tdcTMgS {
+T|JK7 typedef T & result;
[ey:e6,T9 } ;
ZZ2vvtlyG template < typename T1, typename T2 >
`Nz/Oh7 struct result_2
4r>6G/b8* {
Dv| #u|iw typedef T1 & result;
:o0JY= 5 } ;
|n+qMql' template < typename T >
sy:[T T!w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6t>.[Y"v {
HW3 }uP\c return (T & )r;
)j9SGLo }
Aydm2!l1 template < typename T1, typename T2 >
)Xk0VDNp$/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t2/#&J] {
6IBgt!=, return (T1 & )r1;
#pP[xE"Y }
zL$@`Eh-KP } ;
*w^C"^* f[<m<I template <>
B:5Rr}eY+ class holder < 2 >
)WRLBFi3 {
*W.C7= public :
<;vbsksZeH template < typename T >
>zw.GwN| struct result_1
q*U*Fu+ {
K{&mI/; typedef T & result;
nxUJN1b!N } ;
_-q.Q^ template < typename T1, typename T2 >
`|6'9 struct result_2
WKC.$[T= {
veMH typedef T2 & result;
/qMG=Z } ;
AqWUwK9T template < typename T >
v*'^r)Q[p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LxYrl- {
S|SV$_
( return (T & )r;
pXrFljoYl[ }
F<n3 template < typename T1, typename T2 >
)U~=Pf" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'qZW,],5 {
ockTe5U return (T2 & )r2;
VPO
N-{=` }
Sh/T , } ;
cc,^6[OH@ FG6h,7+ XG}C+;4Aw 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> >。
z_F-T=_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kStnb?nk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5Sm}nH GR&z, return l(i, j) = r(i, j);
.:@Ykdm4I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d ^^bke$~ GGNvu)" return ( int & )i;
l n{e1':$" return ( int & )j;
8K.R= 最后执行i = j;
Id_2PkIN$~ 可见,参数被正确的选择了。
r"C
#bUXgn> YM1'L\^ 3vuivU.3 p2ogn}` 八. 中期总结
LCZ\4g05 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&|Bc7+/P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_y),J'W^3u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tz5e"+Tz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O~T@rX9f k`So -e- /M|262% kjg~n9#T K?[q%W]% MLoYnR^ 九. 简化
)k\H@Dy%$ 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。
Z3#P,y9@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U}6B*Xx' 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:
6ys
&zy 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4A8;tU$& +-*/&|^等
G'oG</A 2. 返回引用。
S0B|#O%Z =,各种复合赋值等
% W=b?: 3. 返回固定类型。
Q9~*<I> h; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q3
u8bx|E 4. 原样返回。
qlb-
jL operator,
4.Q} 1%ZN 5. 返回解引用的类型。
q@Zn|NR operator*(单目)
9f2UgNqe9 6. 返回地址。
+aJ>rR operator&(单目)
x.f]1S7h[ 7. 下表访问返回类型。
fI{E SXU operator[]
tasIDoo+!J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K@sV\"U(*E operator<<和operator>>
,24p%KJ*X }@;ep&b* OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
UELy"z
R 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x,rlrxI 01}C^iD template < typename Left >
Q~OxH'>>( struct value_return
qCljo5Tq' {
>d,jKlh^.% template < typename T >
v16JgycM struct result_1
fuWO* {
U*i{5/$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;*Ivn@L } ;
~tBYIkvWT {l>yi template < typename T1, typename T2 >
B.dH(um struct result_2
.ni_p 6! {
4(|cG7>9- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ba[1wFmcL } ;
qHuZcht } ;
v-#Q7T z`!XhU %K>,xiD) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}])oM|fgO )\eI;8 下面我们来剥离functor中的operator()
s!?`T1L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lBK}VU^ :[O
8 return l(t) op r(t)
lwrCpD. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,quoRan return op l(t)
L;*ljZ^c return op l(t1, t2)
3on7~*
return l(t) op
{zn!vJX return l(t1, t2) op
TM_/`a2} return l(t)[r(t)]
JBXrFC; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v3aYc:C }q $5ig 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:
eO?p*"p" F 单目: return f(l(t), r(t));
}
ud0&Oe{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fx;QU)1l3 双目: return f(l(t));
)6q,>whI] return f(l(t1, t2));
#
WAZ9,t 下面就是f的实现,以operator/为例
YE|SKx@ Tw""}|] g struct meta_divide
F({HP)9b {
Fh`~`eog template < typename T1, typename T2 >
/W>iJfx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$oj:e?8N {
PmKeF} return t1 / t2;
Bwa'`+bC }
KVn []@# } ;
i+p^ ^t\ ,cB\ 这个工作可以让宏来做:
mS~o?q-n *v9 2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
d/BM&r template < typename T1, typename T2 > \
LcUh;=r}& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I1pWaQ0 以后可以直接用
-=~| ."O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~$)2s7
O 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
Pb1*\+ (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。。。)
VFRi1\G "JlpU-8[0@ U*22h` S 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
ujlY!-GM _H j!2 ' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xs~[& class unary_op : public Rettype
2w["aVr
= {
$wo?!gt Left l;
}T&iewk public :
~]nSSD)\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v^#~98g] j`~Ms> template < typename T >
kQEy#JQmB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tasUZ#\6 {
BW 4%l return FuncType::execute(l(t));
^; )8VP6 }
y#U+c*LB S/9DtXQ template < typename T1, typename T2 >
,n3a
gkPO> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9%B\/&f {
Dey<OE& return FuncType::execute(l(t1, t2));
G+X
Sfr }
xlA$:M& } ;
vUohtS* 2QJ{a46} dwDcR,z?a 同样还可以申明一个binary_op
|4B:<x _V7r1fY: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KX'{[7}m' class binary_op : public Rettype
*7ZN]/VRT {
a1_GIM0 Left l;
Jl#%uU/sx Right r;
vb<oi&X public :
Y8-86 *zC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f;W|\z' 7?GIS ' template < typename T >
8B\2Zfe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^,/RO5 {
.k%[4:Fe return FuncType::execute(l(t), r(t));
?~hHGf\^b6 }
Qo;zHZ' BqD'8zLD template < typename T1, typename T2 >
Rb%8)t
x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
auK?](U {
56zL"TF` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
UA48Ug }
*>n;SuT_ } ;
=;2%a( MP_ ~<Q ;C3US)j 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
VGpWg rmHk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-jb0o/: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i}.&0Fp 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。
lT&eJO~?5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
uRZ ZxZ 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。。。
_kU:Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}\\KYyjY 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)
_'{_gei_P 下面是修改过的unary_op
amOnqH-( :,'wVS8"] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
BG6B : class unary_op
OY;*zk {
>z%&xgOa Left l;
]n_
k` GO`Ru 8 public :
$\]&rZVi El.hu%#n*G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ju96#v+: ]rWgSID template < typename T >
S|7!{} struct result_1
WvBc#s- {
+nXK-g;)' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c:<005\Bg } ;
WST8SEzJ Jk7|{W\OA template < typename T1, typename T2 >
{`LU+ struct result_2
Sjvdirr {
`$,GzS ( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y9q8i(E0 } ;
LBM ^9W :.Jf0 template < typename T1, typename T2 >
1FlX'[vh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U+:m4a {
_+K_5IO4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>7I15U }
K{|p~B 2R;}y7{ template < typename T >
@D{KdyW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PsnWWj?c {
D^l%{IG
return OpClass::execute(lt(t));
$8UUzk }
3Z5D)zuc j27?w< } ;
`j,Yb]~s79 vk77B(u O_wEcJPE 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
$ M`hh{ - 好啦,现在才真正完美了。
M?Dfu
.t 现在在picker里面就可以这么添加了:
w80oXXs[# pR(jglm7- template < typename Right >
_FH`pv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B8f8w)m {
`|{-+m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
oW ::hB }
s5CXwM6cx 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。
C-Q28lD}f sH{4Y-J 1_9<3,7 j(m.$: 9^oKtkoDZ 十. bind
<0b)YJb4M 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。
c~z82iXNO 先来分析一下一段例子
l`oZ)?ur )bS yB29S ~Sj9GxTe int foo( int x, int y) { return x - y;}
?[@J8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f .Q\Z'S^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AL9chYP}/ 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。
~;l@|7wGz 我们来写个简单的。
ED=V8';D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
s}w{:Hk,x8 对于函数对象类的版本:
h2Ld[xvCu% )J2mM template < typename Func >
gbF+WE struct functor_trait
?}wk.gt> {
#M9~L[nFS typedef typename Func::result_type result_type;
"I3@m%qv } ;
$"+djI?E9 对于无参数函数的版本:
B3We|oe ! -ws? "_w template < typename Ret >
\k .{-nh struct functor_trait < Ret ( * )() >
B<5R {
X{5vXT\/y typedef Ret result_type;
S\:P-&dC } ;
nyQ&f'< 对于单参数函数的版本:
wPQH(~k: cG[l!Z template < typename Ret, typename V1 >
0)Uce=t` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8&GBV_`I {
4{y)TZ typedef Ret result_type;
\UPjf]& } ;
e7^mmm 对于双参数函数的版本:
~xkeuU )eUh=eW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S0zD"T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^uKwB;@ {
|Luqoa typedef Ret result_type;
3@kf@Vf } ;
Bmr>n6| 等等。。。
SheM|I~de 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.B7,j%1r \H1(PA template < typename Func >
mWoAO@}Y struct func_return
o}
J&E{Tk {
s^Y"' ` + template < typename T >
$Q &lSVQ struct result_1
K'L^;z6 {
T1 ut"Zu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KI)M JG:t } ;
;O,+2VzP%^ 7?#J~.d5 template < typename T1, typename T2 >
5x5@t
: struct result_2
3eb%OEMYk {
Si_ _8D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z"/p,A9W9| } ;
uZNTHD } ;
`g(Y*uCp 6.sx?Y YM CSJdvxb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{#ZlM *:Y%HAy* template < typename Func, typename aPicker >
RSfQNc9Z class binder_1
2GP=&K/A {
PC~Y8,A|.t Func fn;
bGN:=Y' aPicker pk;
^X=arTE public :
&*##bA"!B <fZyAa3} template < typename T >
?^7t'`zk struct result_1
aRj9E} {
'=39+*6? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I@T8Iv= } ;
Z_$%. C^O
VB- template < typename T1, typename T2 >
Y1OCLnK~ struct result_2
(7vF/7BZ|_ {
.!Oo|m`V@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i`(XLi}k } ;
h?AS{`.1 DVG(Vw binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N:S/SZI |z9*GY6RU template < typename T >
ZGBd%RWjG_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$|L
Sx {
ynq}76 H0k return fn(pk(t));
N@2dA*T, }
\z>fb%YW template < typename T1, typename T2 >
`nUXDmdwzO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
),0g~'I~D
{
v_BcTzQ0S return fn(pk(t1, t2));
@:j}Jmg }
R_ B7EP } ;
B~6&{7xc% |9u OUE 0@[$lv;OS 一目了然不是么?
8*W#DH! 最后实现bind
.I7pA5V{# *T-<|zQ UvJ}b template < typename Func, typename aPicker >
@'w"R/,n-@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:G [|CPm- {
QqDC4+p" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
VyXKZ%\dQ/ }
y0Fb_"} &:;:"{t}Do 2个以上参数的bind可以同理实现。
|N4.u
_hM 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。
U\ ig:
-?H#LUk 十一. phoenix
&b.=M>\9Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
?ME6+Z\ [glLre^ for_each(v.begin(), v.end(),
35A|BD)q (
5-|:^hU9 do_
Us)Z^s [
8LyD7P1\ cout << _1 << " , "
R]vV* ]
cm&nd'A't .while_( -- _1),
; ^*}#Xd cout << var( " \n " )
y0{u<"t%w )
)fFb_U );
%D UH@j Z 6t56"u 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:
"fQ~uzg=" 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
Pnk5mK$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p2Z?T}fa}& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"An,Q82oHf z#zI1Am(O NvD7Krqwa template < typename Cond, typename Actor >
>NO[UX%yP class do_while
D|lzGt {
spGb!Y`mR Cond cd;
5 f@)z"j Actor act;
?L5zC+c! public :
?274uAO' template < typename T >
]jtK I4 struct result_1
J}*,HT * {
qaqBOHI6G typedef int result_type;
]S&&|Fc } ;
'OE&/
C[ ."TxX.&HE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J &o|QG h2)yq:87 template < typename T >
e
h&IPU S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!SC`D])l {
1[mXd do
7P%%p3 {
G|[ =/>~B act(t);
OPetj.C/a }
S$f9m while (cd(t));
aKV$pC<[o return 0 ;
; PF`Wj }
,QOG!T4 } ;
+cD<:"L'g Qn^' :<ka3<0% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<vnHz?71c 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。
b1?#81 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。
teOe#* 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。
}wWKFX 下面就是产生这个functor的类:
QgrpBG \n" {qfn`r QsGiclU template < typename Actor >
3RiWZN class do_while_actor
iMt:9|yF}8 {
pe0F0Ruy Actor act;
Bt[/0>i public :
\@-@Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZWii)0'PV t#yk->, template < typename Cond >
~Xw"}S5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!ds"9w } ;
5(Cl1Yse=r JHW"-b D_?K"E=fw 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MV!{j;g1< 最后,是那个do_
,f kcp]} &w 4?)# `0rd26Qro class do_while_invoker
}Dp*}=?E {
SIe="YG]< public :
/;{P}-H`ei template < typename Actor >
l+3[ KCE do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*xc_k"\ {
8{Q<N%Jnu return do_while_actor < Actor > (act);
E^Y#&skXp3 }
#:%&x@@c3P } do_;
{qDSPo jy7\+i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
MtM%{=&_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y9_V 最后来说说怎么处理break和continue
~aw.(A?MI 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。
Dw|}9;5:A 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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