一. 什么是Lambda
=WP}RZ{S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2,%ne ( 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,
]gj@r[ .^1=*j(; 6Ue6b$xE t!Av[K class filler
X]CaWxM {
d}415 XA public :
*JOv void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}`^<ZNkb/ } ;
` }Hnj* 1$2Rs-J CUw
9aH 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:
`Op
";E88 %s)E}cGH }#u}{ @49^WY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^jhHaN]G^ #wm)e)2@ bmddh2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CblL1 q8 f%auz4CZz m
:^,qC Ox43(S0~ 二. 战前分析
)5V1HWjU 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。
;j_#,Da9< 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
%F/tbXy{ AU$5"kBE ,>jm|BTD { for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bFx?HM.AGW /* --------------------------------------------- */
q{JD]A : vector < int *> vp( 10 );
ZyWC_r! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$1@{Zz!S /* --------------------------------------------- */
Hm^p^,}_x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{S&&X&A`v /* --------------------------------------------- */
mg;AcAS.o, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i\eykYc, /* --------------------------------------------- */
XAFTLNV> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Zd%\x[f9ck /* --------------------------------------------- */
n<$I, IRE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nMbV{h , f!Ie r#~6FpFVK^ G`W+m*[U+M 看了之后,我们可以思考一些问题:
vA{[F7 1._1, _2是什么?
Wl2>U(lj 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。
[E /3&3 2._1 = 1是在做什么?
Mo<p+*8u: 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。
%`\{Nxk 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。
nz&JG~Qfm J/*[wj e
O}mZN 三. 动工
+%~g$#tlJo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t-Fl"@s <z4!m/f[( *ZEs5`x pV+;/y_ template < typename T >
Yb\36| class assignment
:R&tO3_F {
TPzoU"
qh T value;
/kq~*s public :
}R'oAE}$ assignment( const T & v) : value(v) {}
ixkg, template < typename T2 >
0nd<6S+fs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MLb\:Ihy } ;
TP^0`L \dMsv1\ A,/S/_Q= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
P$QfcJq&c* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3WVHI$A9 O#|E7; &pAT S {H8}m|MW class holder
w{qYP {
Vqr&)i"b$ public :
s_8!x template < typename T >
3IxT2@H) assignment < T > operator = ( const T & t) const
1WKDG~ {
W2k~N X#@ return assignment < T > (t);
Glr.)PA }
J.d `tiN } ;
w?C\YKF7 PrcM'Q $p@g#3X` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}1P yC5|"+
A$ static holder _1;
*$1)&2i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5%$#3LT| 3WYW]) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V+q RDQ 而不用手动写一个函数对象。
>4E,_ `3N z,EOyi '$VR_N\ hg~fFj3ST 四. 问题分析
]=3O,\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
J @fE") 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4SrK]+| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
k|D!0^HE[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
VGq]id{*$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%Z?
o] v>5F[0gE 五. 问题1:一致性
$9~1s/(' 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?|
@:@rks& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`4qKQJw GSH{1VS_b struct holder
>A/=eW/q {
(r4\dp& //
+9J>'oe'D template < typename T >
^b~5zhY& T & operator ()( const T & r) const
J Nz0!wi {
*Y ZLQT return (T & )r;
P.:T
zk6 }
e{,/ } ;
mI%/k7:sf URgF8?n 这样的话assignment也必须相应改动:
pS\>X_G3 C(t/:?(y template < typename Left, typename Right >
#`$7$Y~] class assignment
Xn=fLb( {
h(-&.Sm")H Left l;
[}p.*U_nw Right r;
EoeEg,'~F public :
EiUV?Gvz assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`N|CL template < typename T2 >
`^kST>< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?r<F\rBT7* } ;
%"zJsYQ! Biwdb 同时,holder的operator=也需要改动:
wrU[#g,uvr -wfV template < typename T >
*zWn4BckN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(/U1J {
@\?f77Of6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
3D0I5LF& }
z<>_*Lfj ^@2Vh*k 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。
j+hoj2( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(&,R1dLo .)w0C%] return l(rhs) = r;
`uHpj`EU 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。
G
m! ]
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Tt|6N*b' xF;v 6d template < typename Tp >
1\0@?6`^ class constant_t
!%r`'|9y {
Rjl __90
const Tp t;
:F=nb+HZ public :
H)Ge#=;ckQ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8)8oR&(f template < typename T >
sIsu >eL const Tp & operator ()( const T & r) const
~*Qpv&y) {
m9@n return t;
17oxD }
Rn_c9p
} ;
#7h fEAk V&H8-,7z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(02(:;1 下面就可以修改holder的operator=了
gUA}%YXe nh)R template < typename T >
^;Q
pE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H~]o]uAi" {
&NeYKh? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0pa^O$?p }
+=Wdn)T nn4Sy,cz 同时也要修改assignment的operator()
I;H9<o5 GTl (i*
template < typename T2 >
d
A{Jk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|"w<CKlQ 现在代码看起来就很一致了。
J94YMyOo GuvF 六. 问题2:链式操作
|LE++t*X~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
GQq'~Lr5 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。
e622{dfVS 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。
v^fOT5\ 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。
lG>e6[Wc 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^\jX5)2{ b]?;R template < typename T >
4CT9-2UC struct result_1
RLNuH2y; {
.6o y>4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hP8&n9o } ;
G| oG: )%w8>1}c 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:
%nf=[f g8A{aHb1} template < typename T >
C)p<M H< struct ref
%5?-g[ {
&W//
Ox
)f typedef T & reference;
iGVb.=) } ;
9?chCO(@ template < typename T >
.MARF struct ref < T &>
_4B iF?1 {
^)^|;C\` typedef T & reference;
W r7e_ } ;
\ZWmef 9R"N#w.U] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<L/vNP sNmC#, template < typename T >
\'tz| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$'{`i5XB {
vqz#V=J{ return l(t) = r(t);
-01 1U! }
0P3|1= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
@aN=U= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
h=r<
B\Pa L00;rTs> 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
K |} ]< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Tc5OI' -V _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3l(;Pt-yI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,h.Jfo54, 最后的布局是:
hs_|nr0;[ Add
5>[sCl- / \
~V"cLTj" Divide 5
C|IQM4 / \
4$DliP _1 3
bTy)0ta>AF 似乎一切都解决了?不。
<;0N@
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。
';|>`< 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。
{^5<{j3e 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:
)k] !u uNZ>oP> template < typename Right >
^
R^N`V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B "F`OS[ Right & rt) const
`m; "I {
Q[Sd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@TPgA(5NR }
$0S#d@v} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vJAAAS XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
G[<[#$( 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。
Sb9=$0%\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
f(s3TLM 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
~EWfEHf*BJ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
t,1! `/\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5QFXj)hR+4 {e[pSD6 template < class Action >
AH87UkNL class picker : public Action
LO} :Ub {
'[yqi1
& public :
cU5"c)$' picker( const Action & act) : Action(act) {}
2T(,H.O // all the operator overloaded
hB$Y4~T% } ;
m/c&/6nk 9_A0:S9Z Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
'Kzr-)JS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
U[e8K
1C,C) template < typename Right >
+s(IQt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Q'Kik5I {
dIfs8%kl return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E<#4G9O< }
ZR-s{2sl CBnouKc: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
u"8 ;fS 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~eV!!38
J CNRU"I+jU template < typename T > struct picker_maker
xAd>",=~ {
s3_e7D ^H typedef picker < constant_t < T > > result;
Vkvb= } ;
)4L%zl7 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
V3A>Ag+^~ {
['Y+z2k typedef picker < T > result;
|RAQ% VXm } ;
:CkR4J!m3 8K JQ( 下面总的结构就有了:
+65~,e functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
jl e%|8m&@ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
ci_v7Jnwo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Bpm5dT; 至此链式操作完美实现。
51ajE2+X& U_}A{bFG |`Oa/\U 七. 问题3
Y9@dZw%2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ij6Wz.* 6`4W, template < typename T1, typename T2 >
Y zBA{FE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`k}l$ih`X {
,8xP8T~Kmv return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kF+ }.x% }
BvZ^^IUb <`p75B 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:
APtselC 2htA7V*dD template < typename T1, typename T2 >
!,6v=n[Nz struct result_2
.KU SNrs' {
n:bB$Ai2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Zu0;/_rN } ;
3b?OW7H l@tyg7CwY 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
MCi` TXr 这个差事就留给了holder自己。
ZH;y>Z kToVBU$ @`kiEg'Q template < int Order >
NHFEr class holder;
)p!*c, template <>
\Sw+]pr~ class holder < 1 >
Z4HA94 {
FfYd+]+? public :
E &];>3C template < typename T >
s?@)a,C%k struct result_1
<nb3~z1 {
$p0 /6c typedef T & result;
vlPl(F1 } ;
FV^4 template < typename T1, typename T2 >
0 .FHdJ< struct result_2
1~R$$P11[9 {
W3jXZ> typedef T1 & result;
0tW<LR-}E } ;
|YE,) kiF template < typename T >
,XeyE;|| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q_QKm0! {
iBKb/Oi6 return (T & )r;
f
E.L }
s,$Z("B template < typename T1, typename T2 >
sw41wj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tIyuzc~U {
Y3P.| return (T1 & )r1;
];pf }
p- "Z'$A` } ;
Vedyy\TU zmB31' _ template <>
FI1THzW4J class holder < 2 >
GJIWG&C03 {
%_b^!FR public :
{*?sVAvj template < typename T >
R,x> $n struct result_1
GP[6nw_'^ {
<DeKs?v typedef T & result;
Ue{vg$5|| } ;
2/yXY_L template < typename T1, typename T2 >
] Wx>)LT struct result_2
IP30y>\ {
S]e j=6SP typedef T2 & result;
d)04;[= } ;
ySwYV template < typename T >
Cdp]Nv6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4?>18%7& {
I!$jYY2 return (T & )r;
tjZ \h= }
i<4>\nc template < typename T1, typename T2 >
pKt-R07* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)YzH k ;( {
fJ)N:q` return (T2 & )r2;
fg9?3x
Z }
JJ/1daj } ;
0T9@,scY [F/^J|VMV ex`
xkZ+ 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> >。
J Q)4}t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\!+-4,CbZY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hWq.#e6 j>0<#SYBu return l(i, j) = r(i, j);
I#|ocz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.q0218l:dF .O5LI35, return ( int & )i;
r-RCe3%g% return ( int & )j;
w=f0*$ue+w 最后执行i = j;
NXzU0 可见,参数被正确的选择了。
tmO;:n<N )Qh>0T+( "El^38Ho G1kaF/`O Z69+yOJI 八. 中期总结
N#(jK1`y 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
X}oj_zsy;^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
rQ9*J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)!'n&UxPo$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)\{'fF IK*oFo{C=K Y%<`;wK=^ \*f;!{P{ #*!+b (Ij0AeJ# 九. 简化
F,*2#:Ki 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。
28nmQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x}tKewdOSe 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:
<jbj/Q )" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Wgxn`6 +-*/&|^等
/ Zo~1q 2. 返回引用。
P3'2IzNw =,各种复合赋值等
W8f`J2^"M 3. 返回固定类型。
BJ~ivT< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{5T0RL{\N 4. 原样返回。
\,>_c operator,
w[
Axs8N' 5. 返回解引用的类型。
X?tj$ operator*(单目)
o_iEkn 6. 返回地址。
pG/
NuImA operator&(单目)
yh S#&)O 7. 下表访问返回类型。
H76E+AY operator[]
}<vvxi 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Vy]A,Rn7 operator<<和operator>>
B,3 t` 9'1hjd3k 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。
A#<vG1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S8\+XJ `SCy<w3$+[ template < typename Left >
(~S<EUc$ struct value_return
_ 1sP.0 t {
&k1/Z*/ template < typename T >
r)V Lf#3B struct result_1
XZ}de%U1 {
`)"tO&Fn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ylk{! } ;
cL#-*_( cv3L&zg M template < typename T1, typename T2 >
3 h#s([uL struct result_2
r,5-XB {
$4=Ne3y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7'Lp8 } ;
>A3LA3(
c } ;
=(%*LY!Xc D/Rv&>Jh NdZ)[f:2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}d_<\ DB#$~(o 下面我们来剥离functor中的operator()
g[M]i6h2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hHpx?9O+! GE@uOJ6H return l(t) op r(t)
Qh^R Ax return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/mc*Hc8R8 return op l(t)
@8|Gh]\P return op l(t1, t2)
D -6 return l(t) op
,s0
9B return l(t1, t2) op
pDGT@qJ return l(t)[r(t)]
Rfht\{N 7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<KtBv Ip] 5:c;RRn 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:
sc%dh?m7 单目: return f(l(t), r(t));
`4LJ;KC( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;d4y{ 双目: return f(l(t));
6z Ay)~ return f(l(t1, t2));
J;~E<_"Hn 下面就是f的实现,以operator/为例
N r<9u$d9= TFO74^ struct meta_divide
i-b1d'?Rb {
CJp-Y}fGEA template < typename T1, typename T2 >
I:F
<vE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/u=aX {
>5.zk1&H return t1 / t2;
`$at9 }
)S2iIi;Bq } ;
mf}\s]_c >PIPp7C 这个工作可以让宏来做:
UxeL
cUP gwiR/(1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Tv\HAK<N template < typename T1, typename T2 > \
~
7}] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/_q#ah 以后可以直接用
M|k&TTV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vO]J]][ 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
'*4iqPR; (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。。。)
MI\]IQU Ir/:d]N* PK+ x6]x 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
&U&Zo@ot"x (xL
:; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*Rq`*D>:U} class unary_op : public Rettype
3T1P$E" m {
dMJ!>l>2 Left l;
RyuEHpN} public :
t@)my[ ! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8"i/wMP] M6_-f ;. template < typename T >
r{S=Z~J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=U NT.] {
)pS8{c)E return FuncType::execute(l(t));
g2=}G <*0 }
\-OC|\{32 D"cKlp-I6| template < typename T1, typename T2 >
D^u\l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kon5+g9q {
xQo~%wW,? return FuncType::execute(l(t1, t2));
:G}DAUFN }
WNa3^K/W{ } ;
&dRjqn^&X ra:GzkIw :CTL)ad2 同样还可以申明一个binary_op
,]7XMU3 &2{]hRM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c|lU(Tf class binary_op : public Rettype
#W|!fILL {
q`^3ov^</ Left l;
WYLX?x Right r;
>)^NJ2Fd public :
<Y>3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,eXFN?CB W`x)=y]Z template < typename T >
1~@|eWr| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)~}PgbZ^ {
+9zA^0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
~KRnr0 }
~C|,b" E0YU[([G template < typename T1, typename T2 >
eu9w|g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X`1p'JD {
t#5:\U5r. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*H"aOT^{ }
y9!:^kDI } ;
M"(6&M=? sJ~P:g uNbIX:L, 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{y6C0A* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5
`=KyHi:b DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t77'fm 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Ea]T>4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=/9<(Tt%m 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@.ZL7$|d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
76u{!\Jo/{ 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)
X$V|+lTk 下面是修改过的unary_op
-k{Jp/-D L\L"mc|O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7|Dn+= class unary_op
+"uwV1)b" {
<d"Gg/@a Left l;
f`|G]da-3o fY_%33_I$ public :
jDTUXwx7V hnzNP\$U] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c~+l-GIWm "w&/m}E,[ template < typename T >
B< hEx@
struct result_1
gxmc| {
oZ:{@= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=}R~0|^ } ;
m}5q]N";x \_VmY!I5\ template < typename T1, typename T2 >
.zSD`v@[ struct result_2
"8HE^Po/pn {
s$GF 95^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tjxvN 4l } ;
jczq`yW sRq U]i8l template < typename T1, typename T2 >
w$>3pQ8d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jBpVxv {
3cC }'j return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1[DS'S }
0S.?E.-&0 "={L+di:M template < typename T >
?"j@;/= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9":2"<'+ {
#ElejQ|? return OpClass::execute(lt(t));
uD(t`W" }
"EH,J FkB{ SCJ } ;
1;Xgc@ m r4b "'A"U 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
dJl^ADX[@ 好啦,现在才真正完美了。
({M?Q>s 现在在picker里面就可以这么添加了:
%
{Q-8w! RrWNJ&o template < typename Right >
YqU/\f+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
maDz W_3 {
frqJN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z*LiweR- }
hZN<Yd8: 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。
~G`J
r C3S`}o. =.b Y#4 $bGD%9
z lLCdmxbT 十. bind
};sMU6e 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
:3?|VE F 先来分析一下一段例子
`^##b6jH te'*<HM |4Ha?W int foo( int x, int y) { return x - y;}
s'L?;:)dyB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a+?~;.i~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'm O2t~n 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
)(bxpW 我们来写个简单的。
j} RzXJ~t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
YKs4{?vw 对于函数对象类的版本:
FT/amCRyT HC7JMj template < typename Func >
cOku1g8 struct functor_trait
70Ka! {
%S#WPD'Y typedef typename Func::result_type result_type;
Hr
}k5' } ;
ow.6!tl0=h 对于无参数函数的版本:
x~/+RF XF onl>54M^ template < typename Ret >
f0oek{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
;&?pd"^<_Z {
n}J^6:1 typedef Ret result_type;
J_ J+cRwq } ;
[xdj6W 对于单参数函数的版本:
- DL"-%X. HXks_ix ) template < typename Ret, typename V1 >
Q2\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[rdsv {
',mW`ZN typedef Ret result_type;
S()Za@ [a$ } ;
)|]Z>>%t 对于双参数函数的版本:
)+Y&4Qu hI~SAd
,#A template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!k<:k
"7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]rW8y%yD {
TnE+[.Qu typedef Ret result_type;
/F~X,lm*~ } ;
+R[4\ hC0Y 等等。。。
J_xG}d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#@Y/{[s|@ 2k1aX~? template < typename Func >
QnKC#
struct func_return
_Bk
U+=|J {
BUC,M:J+H template < typename T >
tWD|qg_ struct result_1
9?`RR/w {
O9]\Q@M. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LSkk;)'2K } ;
yFM>T\@ i_U}{|j template < typename T1, typename T2 >
kh?. K# struct result_2
Eark) {
gyus8#s T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t(?<#KUB- } ;
7+XM3 } ;
gfo}I2" 'sU)|W(3U )5yj/0oT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4}yE+dRUK: G)7)]yBL template < typename Func, typename aPicker >
=!
mJG class binder_1
P5URvEnz: {
Q_4Zb Func fn;
OE"<!oIs aPicker pk;
7BFN|S_l public :
agsISu( cZ<
\ template < typename T >
$qm~c[x% struct result_1
c8ZCs? {
+1@AGJU3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=A n`D } ;
NWKi
()nA% \Ph7(ik template < typename T1, typename T2 >
C\Ayv)S#2 struct result_2
pm]fQuq {
iBvOJs typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ty-
r& } ;
y/R+$h(% 0.DQO; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
- L~Uu^o 0HbJKix! template < typename T >
D4Sh9:\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uva\0q {
r_2btpL^ return fn(pk(t));
zj20;5o>U& }
7~vqf3ON4J template < typename T1, typename T2 >
] !Zty[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f\}22}/ {
pFIecca w return fn(pk(t1, t2));
1xTTJyoq }
YIOR$ } ;
gX*K&*q !F7: i )N)ljA3] 一目了然不是么?
rYGRz#:~+ 最后实现bind
_T]>/}}p Q]\j>> IJPgFZ7 template < typename Func, typename aPicker >
[ud|dwP" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.,mPdVof {
(hf zM+2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
AMTslo }
Y6VQ:glDT- J
Jy{@[m 2个以上参数的bind可以同理实现。
p\S8oHWe 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。
`C'}e ct0v$ct>f 十一. phoenix
f z%tA39m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
KXe
ka ( V4G<-jG for_each(v.begin(), v.end(),
O5-;I,)H (
x!?Z*v@I do_
M 9"-WIG@h [
:]c=pH cout << _1 << " , "
F<r4CHfh; ]
;r!\-]5$ .while_( -- _1),
0w3b~RJ cout << var( " \n " )
0&$xX!] )
xIgql}. );
c]v
+ Taasi`
k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
kF-TG3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:`J>bHE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
M=%!IT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0j$OE hW%p#g; \!w h[qEQ\ template < typename Cond, typename Actor >
z%};X$V`J class do_while
EcW1;wH {
^<;w+%[MT Cond cd;
Wk[)+\WQ? Actor act;
P<L&c_u public :
k7Oy5$## template < typename T >
Jpx'W struct result_1
e?<D F.Md+ {
B] i:) typedef int result_type;
M(5D'4. } ;
m!Af LSlwm /*P7<5n0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-f.R#J$2 .Cr1,Po template < typename T >
@?/\c:cp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DV,DB\P$ {
Jvj=I82 do
GCH[lb>IJv {
U Um|@ act(t);
XnY"oDg^> }
]) n0MF)p while (cd(t));
g7Z9F[d return 0 ;
la702)N{ }
PP-kz;| } ;
xt))]aH >zR14VO`_| q{@P+2<wF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XnA6/^ 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。
V}:'Xgp*N 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。
;+/NjC1 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。
1;`Fe":;vC 下面就是产生这个functor的类:
CJA+v- %uuH^ A ?9S+Cj` template < typename Actor >
`[@VxGy_ class do_while_actor
yFO)<GLk {
+2y&B,L_Wh Actor act;
o^PuhVu public :
bK7.St do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9K$]h2 8^T2^gs template < typename Cond >
lh$CWsx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@+t (xCv } ;
i;]CL[#2e` {Zwf.., B^m!t7/, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4d-q!lR pa 最后,是那个do_
YkI9d&ib+ %/%gMRXG2 ~oFh>9u class do_while_invoker
eP?~-# {
%`oHemSy public :
+ !xu{2 ! template < typename Actor >
V4\560 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xp=Zd\5W$ {
-3 ]|[ return do_while_actor < Actor > (act);
2_N/wR#=& }
w&C1=v -h } do_;
#%WCL'6B [D hEh@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1t#XQ?8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]|y}\7Aa 最后来说说怎么处理break和continue
k-vA# 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。
B{99gwMe] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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