一. 什么是Lambda
~N;
dX[@BT 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S1)g\Lv 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,
Ksh[I,+N\ tj00xYY H|aC(c (zy|>u class filler
g'T L`=O {
7b-[# g public :
9Z=hg[`]< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kSol%C } ;
*P7n YjG >YXb"g@. P8=J0&5 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:
y]obO|AH !,Gavt7f `FNU-
I4s )v+&l9D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
oNl-!W --TH6j" n%;t Va 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q2]7|C "30=!k [:e>FXV w^HI
lA 二. 战前分析
-:L7iOzgD 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。
:4X,5X7tW= 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
5oYeUy>N H3d|eO4+W SJj_e- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.3Smqwm=Y /* --------------------------------------------- */
ujX\^c vector < int *> vp( 10 );
2++$ Ql/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2fc+PE /* --------------------------------------------- */
{ i3x\| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<b\.d^=B /* --------------------------------------------- */
GpO@1 C/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!f/^1k}SR /* --------------------------------------------- */
L:lnm9< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m |+zMf& /* --------------------------------------------- */
b+ZaZ\-y
| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
iK'A m.o+ 9S'\&mRl #&S<{75A B}p.fE 看了之后,我们可以思考一些问题:
6OPNP0@r 1._1, _2是什么?
yfFe%8w_vw 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。
.1J`>T?=Q 2._1 = 1是在做什么?
+U<Ae^V 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。
S*3$1BTl Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
>B;S;_5=
q4"^G: R~TG5^( 三. 动工
ko!aX;K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_Bn8i( k^k1>F}yx (lit^v,9 biffBC:q template < typename T >
ahM?;p class assignment
JL:B4f%}B {
yFFNzw{ T value;
T%}x%9VO7 public :
x5U;i assignment( const T & v) : value(v) {}
,(c'h:@M template < typename T2 >
#&{)`+!" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u6\W"LW } ;
=5%}CbUU)4 s\3ZE11L ;lTgihW- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<_bGV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=*y{y)B^g b%X}{/ n }_Sgor83n d+eb![fi class holder
4HXNu, T' {
`wLmGv+V public :
2V+[:>F template < typename T >
g@>y`AFnr assignment < T > operator = ( const T & t) const
CFY4PuI"! {
a[lx&CHgI return assignment < T > (t);
_ @|_`5W }
E/ku VZX } ;
jz&= 8 xxdxRy9/ 1BzU-Ma 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
"rQ?2?
)[t3-' static holder _1;
%=v<3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*q Ins/@ *nUa0Zg4q6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ju"j?2+F 而不用手动写一个函数对象。
\WVY@eB a9nXh6 0R,Y[).U VD=F{|^ 四. 问题分析
n6IN I~, 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
h&{>4{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
u/?;J1z: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P(zquKm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B"RZpx 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iF+50d 90$`AMR 五. 问题1:一致性
X^0jS 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?|
G{|FV
m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L w/ZKXDU2 MS%h`Ypo struct holder
8ax3"G {
sWLH"'Z //
WOGMtT% template < typename T >
n8e}8.Bu T & operator ()( const T & r) const
3Q+THg3~? {
j7Lw(AJ return (T & )r;
jCt[I5"+z }
pM@0>DVi } ;
:3*0o3C/ Bk1gE(( 这样的话assignment也必须相应改动:
%5bN@XD HmEU;UbO- template < typename Left, typename Right >
&T-udgR9 class assignment
\6Hu&WHy {
4\8k~# Left l;
W;wu2 ' Right r;
nHL(v public :
zd[cp@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Lec%kC template < typename T2 >
#1f8A5< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gC S%J40r } ;
F(:]lM| 3gmu-tv 同时,holder的operator=也需要改动:
D'Sdz\:4 #EU x1II template < typename T >
,b8B)VZ? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ucok&)7- {
1hgmlY` return assignment < holder, T > ( * this , t);
UbV} ! }
-zLxT (z<&PP 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。
#bLeK$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)kNyl@m uH!;4@uI return l(rhs) = r;
"7a;Apq* 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。
rB%acTCz=[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Q1@V?`rkS{ LaiUf_W #X template < typename Tp >
}vdhk0 class constant_t
=u`^QE {
uU00ZPS*G[ const Tp t;
Nb;Yti@Y. public :
1Q$Z'E}SK@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;zvg] % template < typename T >
;H8A"$%n~ const Tp & operator ()( const T & r) const
Ow]c,F}^ {
hu
qQ0 return t;
G@QZmuj&KH }
|+i?FYA\ } ;
dmD':1 C_Z[ul 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QFf lx 下面就可以修改holder的operator=了
dPRGL
hWF e[8p /hId template < typename T >
7uRXu>h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a|@^N {
. RNQlh3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
SQbnn" }
Nl1v*9_x Jk7[}Jc$ 同时也要修改assignment的operator()
vg1p{^N! wBXgzd%L template < typename T2 >
KArnNmJ9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eESJk14 现在代码看起来就很一致了。
-3c?Yaf" PV%7m7=x 六. 问题2:链式操作
z|SLH<~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R3$eq
) 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
2$? )VXtw 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。
=lG5Kc{B 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。
]E)gMf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8ESBui3; pOip$Z template < typename T >
[0}^w[ struct result_1
,saf"Ed= {
D|n`9yv a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
CtA0W\9w5a } ;
3u8H F- L+s,,k 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Os1(28rl "ND 7,rQ template < typename T >
p_QL{gn struct ref
DY{JA
*N {
@&2bLJJ+ typedef T & reference;
dYJW`Q;j.| } ;
eW+z@\d9Gz template < typename T >
R28h%KN struct ref < T &>
Bf F$ {
F/}PN1#T typedef T & reference;
jfHVXu^M } ;
'
7>V4\" PhM3?$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nK6{_Y> C(_xqn template < typename T >
c X553& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[N925?--S {
6kKIDEX return l(t) = r(t);
X4Eq/q" }
4>>d
"<}C 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。
/W/ =OPe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>9|/sH@W w.Ft-RXA W 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
aC$hg+U$G _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.t0Q>:}&b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ueYZM<], +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W04-D 最后的布局是:
bY;ah;< Add
oO>mGl36H / \
`hL16S Divide 5
5>JrTO5 / \
dHzo_VV _1 3
t8 #&bUX 似乎一切都解决了?不。
X'WbS 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。
'zZN]P 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。
q!9SANTx 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:
Ry0n_J:7 !["WnF{5eC template < typename Right >
H{`S/>)[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
m>? OjA! Right & rt) const
2bfKD'!aH {
Rg,pC.7; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_w=si?q }
'cT R<LVo 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3ePG=^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。
L*1C2EL/q 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。
PSNrY e 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。
&jf :7y 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。
~k4S~!(U0 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?
,)nO 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:
SV}I+O_w W :jC2,s!m template < class Action >
WeE>4>^ class picker : public Action
Y+syc dq {
c63DuHA*C public :
Y|g8xkI}XB picker( const Action & act) : Action(act) {}
r+;op_ // all the operator overloaded
c
Q|nL } ;
/A4zR a&p|>,WS 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。
tD.md_E 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:
|28z4 . ^c!"*L0E template < typename Right >
(5re'Pl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&hEtVkK {
7g cr$&+e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]4yWcnf }
B{lBUv(B V,fSn:8%M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uMtq4. 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。
$3|++? :aR&t#<"E template < typename T > struct picker_maker
N)03{$WM {
l_y:IY$" typedef picker < constant_t < T > > result;
(qnzz!s } ;
t0d1??G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3VbMW, _&" {
gN
Xg typedef picker < T > result;
b'4{l[3~nl } ;
Zx7Y ,0 kFW9@!9 下面总的结构就有了:
\vXo~ _-& functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
%:sQ[^0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
DZ
|0CB~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+dcBh Dq 至此链式操作完美实现。
Q-_&5/G 9"KEHf! +ZEj(fd9 七. 问题3
#TM+Vd$ 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。
Lf{9=; Wqy|Y*$qT template < typename T1, typename T2 >
L]3 V)`} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T$)&8"Xya {
+Fp8cT=1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Fx*iAH\e }
H[UV]qO, -uXf?sTV 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:
D.9qxM"Z> W~z
2Q
so template < typename T1, typename T2 >
+hI:5(_ struct result_2
@r^a/]5D {
9aFu51 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+]
>o@ } ;
8e:J{EG~ 3,=97Si= 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?
F~2bCy[Z 这个差事就留给了holder自己。
*JDQaWzBd kHygif
!I4 FCnOvF65 template < int Order >
nj$TdwZbK class holder;
Kur3Gf X template <>
:*Lr(-N- class holder < 1 >
7)tkqfb] {
~v"4;A6 public :
@&p:J0hbp template < typename T >
uT:'Kkb! struct result_1
,$s
NfW {
M?l/_!QB typedef T & result;
Fcz7 } ;
\ :To\6\Ri template < typename T1, typename T2 >
.R'<v^H struct result_2
,RjE?M% {
)voJq\Y)% typedef T1 & result;
S-l<+O1fy } ;
q#B=PZ'NA template < typename T >
Ut.%=o;&[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m/@ ;N,K {
!Hq$7j_ return (T & )r;
2o2jDQ|7 }
@6\Id7`Ea template < typename T1, typename T2 >
KT$Za typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R8LJC]6Bh {
ovm109fTx return (T1 & )r1;
SO @d\H }
n@|5PI"bx } ;
5My4a9 M3 MB{cA2 template <>
Iv])s class holder < 2 >
}7?_> {
6G.(o public :
C.qNBl* template < typename T >
czNi)4x struct result_1
\#Md3!MG {
2%4u/ typedef T & result;
E2dl}S zp } ;
6S K;1Bp-{ template < typename T1, typename T2 >
a',6WugIP struct result_2
J5dwd,FQ {
)Fk*'6 typedef T2 & result;
9o%k [n } ;
e1cqzhI=nA template < typename T >
HiAj3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pmda9V4 {
DO*rVs3'p[ return (T & )r;
M3q%(!2 }
kU:ge template < typename T1, typename T2 >
tofX.oi+C$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uoJ@Jt'j {
K0;caqE^ return (T2 & )r2;
g0({$2Q7R }
<pA%|] } ;
"&Q sv-9t 2{U5*\FhVX p>#sR4d> 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> >。
Q1kZ+b& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(\8IgQ{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(KG2X |D*a"*1+A return l(i, j) = r(i, j);
wrP3:!= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mVXwU](N M./1.k&@ return ( int & )i;
/{6&99SJcc return ( int & )j;
&t)$5\r 最后执行i = j;
jVlXB6[- 可见,参数被正确的选择了。
,~Y[XazT ]@Z[/z%~04 r:{;HM+ oYx4+xH/ Ml,~@}
p 八. 中期总结
[0bp1S~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
._%8H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pyUzHF0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Fs$mLa 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*@;bWUJ GG&J #,[z}fq m@Hg:DY O0l1AX" hy&WG&qf 九. 简化
6;C2^J @ 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。
N)X3pWC8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[_T6 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:
Ly46S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>O]u4G! +-*/&|^等
!w1acmo<_ 2. 返回引用。
?_-5W9 =,各种复合赋值等
Vp$<@Y 3. 返回固定类型。
/np05XhEa 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G^ShN45 4. 原样返回。
:(A k: operator,
HXm&` 5. 返回解引用的类型。
f_|pl^ operator*(单目)
h3e
%(a 6. 返回地址。
%OJ"@6A operator&(单目)
DX0#q # 7. 下表访问返回类型。
b.q/?
Yx operator[]
{K N7Y"AI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
q#6|/R* operator<<和operator>>
t/lQSUip -{2Vz[ [ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
XqLR2d 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
G#L6; 63`5A3rii template < typename Left >
`#*`hH8 struct value_return
"M;[c9 {
&t U&ZH template < typename T >
{3T&6 LA struct result_1
z? Iu;X {
s
.@S zq typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qXprD.; } } ;
qP[_!C. I)\{?LdHR template < typename T1, typename T2 >
nP&6i5s% struct result_2
FM=XoMP q {
e%km}m A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5KNa-\ } ;
FKtG } ;
Z*R~dHr H 'IxB[ !5qV}5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w7E#mdW U#x`u|L&6 下面我们来剥离functor中的operator()
~OMo$qt`lP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|H(i)yu"5' # uy^AC$ return l(t) op r(t)
_Tf
%<E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\#v(f2jPF return op l(t)
*:%I|5 return op l(t1, t2)
Z,-J
tl return l(t) op
UGxF}Q return l(t1, t2) op
%CZGV7JdA return l(t)[r(t)]
ai<K6) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e6>[Z C QFB2,k6jN 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:
_VB;fH$ 单目: return f(l(t), r(t));
4j}.=u* X7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@X2 zIFm 双目: return f(l(t));
?AVnv(_ return f(l(t1, t2));
bN&DotG 下面就是f的实现,以operator/为例
:*vSC: q _}gfec4o struct meta_divide
e#vGrLs. {
eNK6=D| template < typename T1, typename T2 >
y(*5qa<> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{`Z=LLL {
HqI[]T@ return t1 / t2;
Y=i_2R2e2 }
KGf@d*ZOMz } ;
k$.l^H u {z9,CwJan? 这个工作可以让宏来做:
I* PxQ -UWyBM3c@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7:zoF],s template < typename T1, typename T2 > \
&p+2Vz{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*'BI=*` 以后可以直接用
pJ
x H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q&&uX-ez5W 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
,g 1~4,hqQ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
VVEJE$ ]M 2n%9 #<@_mbQ@|K 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
Uh XVeGO <'jygZ( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#sv:)p class unary_op : public Rettype
J[UTn'M8] {
#^_7i)=~ Left l;
F ~e}=Nb public :
*l@T
9L[M' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Odm1;\=Eg+ rcf#8 template < typename T >
*o6QBb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p`S~UBcL. {
z<s~` return FuncType::execute(l(t));
7H)tF&
}
1lsg|iVz o9v.]tb template < typename T1, typename T2 >
OTEx9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rW)}$|-Z {
PKev)M;C+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
k#2b3}(, }
`uc`vkVZ } ;
eH 9-GGr QZ5%nJme_ ()fYhk|W 同样还可以申明一个binary_op
IFXn GDG$ 2{G7ignv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aw3rTT( class binary_op : public Rettype
R_IT${O {
wh3Wuh?x Left l;
h m( Right r;
$wcV~'fM public :
9Z:pss@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W,%qL6qV zB"y^g template < typename T >
3P*"$ fH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rY"EW"y {
'l1cuAP!+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
InG<B,/W? }
^Uldyv/ K&&YxX~3 template < typename T1, typename T2 >
]2z
Gb5s" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NV^n}]ci {
K14{c1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
602=qb }
5?TjuGc } ;
%G jjl*`E ks8x xY F '55BY*! 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
([ hd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|H8UT SX+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qjR p5 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。
Z-i$KF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0[s<!k9= 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。。。
D|8h^*Ya 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cV* 0+5 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)
:5zO!~\
下面是修改过的unary_op
K
st2.Yy k= 9a/M
u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a{iG0T.{Yh class unary_op
c+u) C%g {
e pAC%a Left l;
-vS7 %Fbr 2J7JEv| public :
&wB?ks zh4m`}p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t<qXXQ&5 CHM+@lD template < typename T >
GV
SVNT}I struct result_1
Y;8.(0r/ {
`{\10j*B typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i'0ol^~y6 } ;
H.TPKdVX ;4(FS template < typename T1, typename T2 >
ACH!Gw~ struct result_2
y/ah<Y0( {
RTYhgq typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E2|c;{c } ;
W.<I:q`eO J]Qbg7| template < typename T1, typename T2 >
[M:BJ%* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D^2yP~( {
+|Qe/8Q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
G6j9,#2@ }
$!"*h
v:Z.8m8D template < typename T >
FuO'%3;c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gx6$:j; {
ZSW`/}Dp; return OpClass::execute(lt(t));
f@J-6uQ7w }
C9cQ}
j: 4";[Xr{pW } ;
,:/3'L %D*yXNsY 3Y=?~!,Jk 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
q0QB[)AP 好啦,现在才真正完美了。
1)h+xY 现在在picker里面就可以这么添加了:
p"/B3 sm @Ot~; template < typename Right >
n&}ILLc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#)$@Kvm {
2;=xHt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WUqfY?5 }
SN|:{Am 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
l050n9#9p ,(CIcDJ2U_ 0~j0x# V$<5` FG5t\!dt< 十. bind
)3~):+ 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。
[?Q$b5j/M 先来分析一下一段例子
}KwL_\>&f mw&)j R$& giz#(61j^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
OO+QH 2j bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)}jXC4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Az>gaJ/_ 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。
8_F 5c@7 我们来写个简单的。
=`6_{<& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#Y9~ Xp^. 对于函数对象类的版本:
u@-x3%W 7q[a8rUdh template < typename Func >
'`Iuf\ struct functor_trait
7{e*isV {
2Fsv_t&*> typedef typename Func::result_type result_type;
4q\bnt } ;
l>O~^41[ 对于无参数函数的版本:
r+%}XS%;h X,8]g.< template < typename Ret >
:;]iUjiC8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
cfd7)(6 {
P>3
;M'KsO typedef Ret result_type;
/a!M6:,pX } ;
i>68gfx 对于单参数函数的版本:
.0>2j( aM|^t: template < typename Ret, typename V1 >
\P|PAU@, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G\1\L*+0 {
B#K{Y$!v typedef Ret result_type;
qKg*/)sD( } ;
5L4{8X0X8 对于双参数函数的版本:
3KW4 ]qo~ nuip template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X]OVc<F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
xMu[#\Vc {
5J4'\M typedef Ret result_type;
A7qKY-4B } ;
.v{ok,& 等等。。。
i#Y[I"' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mew,S)dq! 9c@."O` template < typename Func >
+bw>9VmG struct func_return
LJAqk2k {
hc;8Vsa template < typename T >
RrGFGn{ struct result_1
MIJ^n(-G {
vP{22P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[Q2"OG@Q } ;
E9IU,P6a >qBQfz:U> template < typename T1, typename T2 >
hY@rt,! 8 struct result_2
Io81zA {
M_wj>NXZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#DI%l`B } ;
yIL6Sb } ;
z_^Vgb] l$~3_3+ eiV[y^? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"[rChso Hq*\,`b& template < typename Func, typename aPicker >
uwcm%N;I" class binder_1
Gb\Nqx( {
8AK=FX&@& Func fn;
0Y81B;/F aPicker pk;
#ONad0T; public :
.W#-Cl&n8 Oist>A$Z template < typename T >
S}Q/CT?au struct result_1
-<[MM2Y {
j<-#a^jb typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mu[:b } ;
msyC."j0jU qBKRm0<W template < typename T1, typename T2 >
1'[RrJ$Q struct result_2
0#AS>K5 {
(|EnRk-E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/7
CF f&4 } ;
d@a FW *,:>EcDr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q*|H*sS Sd!!1as template < typename T >
#JFTD[1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E*! {
=o@CCUKpj return fn(pk(t));
fZqqU|tq }
!y&uK&1 template < typename T1, typename T2 >
,dTRM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3
?1qI'5 {
(}W+W\. return fn(pk(t1, t2));
=z5'A|Wa=, }
pO*$'8L } ;
D`?=]Ysz( J3F-Yl| LyaFWx 一目了然不是么?
aL9yNj}2 最后实现bind
/A8ua=Kn (aAv7kB& J|9kWjOf+i template < typename Func, typename aPicker >
Uq:WW1=kh picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
G% |$3 {
eDh]uKg return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IMKyFp]h- }
xpJ6M<O{8 ZPktZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
JumZ>\'p( 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。
</UUvMf" f4JmY1)@ 十一. phoenix
$)1i)/]9U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pSjJ u D 0]3 ,0s $} for_each(v.begin(), v.end(),
hV(>}hb (
WF)(Q~op0U do_
G E=J Y [
I~'% cout << _1 << " , "
$2p=vi3 ]
otA59 ;Z .while_( -- _1),
S'Hb5C2u cout << var( " \n " )
Gb=pQ( n4 )
KT 3W>/#E );
gRnn}LL^ *>lh2sslL 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
\~sc6ho 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
|[/<[@\'' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DChqcdx~~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{XHAQ9'
PTU_<\ V`/E$a1& template < typename Cond, typename Actor >
rBOxI class do_while
qO;.{f {
S}O>@% Cond cd;
[~3[Tu( C Actor act;
b`%3> public :
Zj+S"`P template < typename T >
eP d struct result_1
;Av=/hU {
E,~|-\b}h typedef int result_type;
`-R-O@X| } ;
:%6OFO$z eb6Ux do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-6Y@_N m\4V;F template < typename T >
;Y6XX_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f9" M^i {
:U6"HP+?g- do
<EhOIN7@*D {
v r=va5 act(t);
ans(^Up$ }
04K[U9W3 while (cd(t));
{8TLL@T4 return 0 ;
iS p +~ }
R[C+?qux } ;
Kyf,<zF e=>:(^CS 1@dB*Jt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#x?Ku\ts 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。
q,i&% 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。
PBeBI: 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。
j*.K|77WHj 下面就是产生这个functor的类:
O'm5k l )j/2Z-Ev:W :w!A_~ w2 template < typename Actor >
_>8rTk`/h class do_while_actor
_#UiY
ffa* {
9QQiIi$74U Actor act;
L;7u0Yg public :
Wc*jTip do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V-{3)6I$hG Fb!Ew`;QT template < typename Cond >
R@X65o
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a2!U9->! } ;
':>u* t3qPocYQ Silh[8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lZ'WFFWLE 最后,是那个do_
qa\e`LD%Y U<YcUmX tx*L8'jlN class do_while_invoker
mn].8F {
-wsoJh
public :
+]3kcm7B template < typename Actor >
*;&[q{hz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i_c'E;| {
khc1<BBsT return do_while_actor < Actor > (act);
n5DS }
fN_qJm#:$y } do_;
P=[_W;->} 7es<%H 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6~!QibA|P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b8
^O"oDrp 最后来说说怎么处理break和continue
}@y(-7t 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。
oH,{'S@q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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