一. 什么是Lambda
hX-([o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+GgJFBl 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,
AL%gqt] HF9\SVR
B vybQ}dscn yIab3/#` class filler
9uXu V$. {
U>q&p}z0H public :
AN!MFsk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Sv*@ 3x } ;
ISQC{K']J }Pm>mQZ}, uS9:cdH 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
]!u12^A{ QHt;c jlmP1b9 HT]v S}s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_(CuuP$`I %X)i-^T ~s}0z&v^te 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2v!ucd} *WSH-*0 4=j,:q 'Zq$W]i 二. 战前分析
j3Ng] @N 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
#RE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
_eB?G f@ &?K< Rw]4/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4_CV.? /* --------------------------------------------- */
h)%}O.ueB vector < int *> vp( 10 );
Wvhg:vup transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}uI(D&?+h /* --------------------------------------------- */
x^UE4$oo sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E$$pO.\ /* --------------------------------------------- */
Mo+mO&B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y-UutI& /* --------------------------------------------- */
r]XXN2[jO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-29Sw /* --------------------------------------------- */
o8 A]vaa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&*G+-cF mhp&;
Q9 0nkon3H -rU~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
*wNX<R. 1._1, _2是什么?
ryz
[A:^G 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。
#z|\AmZ\ 2._1 = 1是在做什么?
G;:D6\ 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。
^y@RfM=A 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。
~<M/<%o2* sGNVZx ~|j :xM(i 三. 动工
9NH"Ik* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pRsYA7Ti <Sxsmf0" >".,=u' m6%csh-N1 template < typename T >
jL$&]sQ`O) class assignment
F{1;~Yg% {
P]bq9!{1 T value;
%-~W|Y public :
+39Vxe:Oy assignment( const T & v) : value(v) {}
uV]4C^k;`[ template < typename T2 >
,hj5.;M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>U~B"'!xV } ;
?[4!2T,Ca Ua.7_Em [OI&_WIw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7wt2|$Qz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zE{@' 4X2XSK4
c#qOK |aiP7C class holder
%IS'R`;3 {
ALw5M'6q0\ public :
yVThbL_YJ template < typename T >
1'5I]D
ec assignment < T > operator = ( const T & t) const
<B]\& {
&Mset^o return assignment < T > (t);
N0be=IO5# }
8ALvP}H } ;
-e=p*7'] LGN,8v<W( /Kmzi9j+ 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:
ETP}mo d*26;5~\ static holder _1;
M\wIpRD, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5YJn<XEc 1y5]+GU'` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iST r;>A 而不用手动写一个函数对象。
I)~&6@Jn 15Vb`Vf`N #C?T ^7`"wj14 四. 问题分析
0_HdjK 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。
2e}${NZN 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
-GkNA"2M[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~L!*p0dS^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7@g8nv(p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rs01@ ,63hO.4M 五. 问题1:一致性
t&UPU&tY 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
7<Fp3N 3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pv2_A .xT8@] struct holder
s)$N&0\ {
e";r_J3w //
U;n$ template < typename T >
7%Zl^c>q T & operator ()( const T & r) const
T>(nc" ( {
`d#l o return (T & )r;
?45 kN=%*s }
ScrE tN } ;
6JWCB9$4 k%\_UYa 这样的话assignment也必须相应改动:
**rA/*Oc sDnHd9v<?t template < typename Left, typename Right >
&sL(|>N class assignment
@;}bBHQz{p {
eqcV70E8cK Left l;
%dTkw+J Right r;
66<3zadJZU public :
hR3lo;' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l-"c-2-! template < typename T2 >
"J]_B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
nAn/V u } ;
@Md%gEh;& ]=p@1 同时,holder的operator=也需要改动:
'iO?M'0gE# &~P5[[Q template < typename T >
G#/}_P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$ WA Fr {
Evkb`dU3n return assignment < holder, T > ( * this , t);
@NGK2J }
>W"gr]R< (#* 7LdZ 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。
d%?+q0j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
s z 2wE?O^J return l(rhs) = r;
]]{$X_0n 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。
5uMh#dm^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v_f8zk ~lMw*Qw^ template < typename Tp >
"bAkS}(hB( class constant_t
OaU-4
~n; {
mxtLcG4G const Tp t;
Z%~j) public :
LRBcW;.Su constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#|fa/kb~ template < typename T >
4g]Er<-P const Tp & operator ()( const T & r) const
|ofegO}W7 {
5k.NZ return t;
eRQ}`DjTk }
FX7=81**4 } ;
z]ZhvH7- vlth\[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x\r7q 下面就可以修改holder的operator=了
9^h\vR|]S mD-qJ6AM template < typename T >
iph>"b$D assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_f$8{&`k {
vJDK]p<} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
obRR)) }
* ]~ug%a tVd\ r"0k 同时也要修改assignment的operator()
2yR*<yj +8 5]]}I template < typename T2 >
2<wuzP| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N-|E^XIV 现在代码看起来就很一致了。
Etty{r}
sBY*9I 六. 问题2:链式操作
Mk"+*G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
MB
:knj 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。
cVJ"^wgBt 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。
V0 x[sEW 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。
{~>?%]tf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
kA?a} Yu-e|: template < typename T >
#+HLb struct result_1
Q[_{:DJA {
_x 'R8/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M>dP
1 } ;
I&]d6, |WH'aGG 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:
QlJ
cj+_h h`dtcJ0 template < typename T >
,<F =\G_f struct ref
m8eyAvi6 {
*T
j(IN typedef T & reference;
OiX:h# } ;
^pZ1uN!b template < typename T >
G\G TS}u[ struct ref < T &>
>k,|N4( {
J]/TxUE typedef T & reference;
%`%oupqm+ } ;
;hGC.}X `rsPIOu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Mg;%];2Nt 5G=<2; template < typename T >
8A}w}h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
% eWzr {
ia
1Sf3 return l(t) = r(t);
lY/{X]T.( }
4s nL(( 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。
=LV7K8FSd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tAFKq>\ )&]gX 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
,/AwR?m _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gRv5l3k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
SLp &_S@4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P'f
=r% 最后的布局是:
w naP? |/ Add
{'VP_ZS1v / \
r(xh5{^x Divide 5
1ael{b! / \
rF:C({y _1 3
z(2pl} 似乎一切都解决了?不。
<+ UEM~) 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。
4Gs#_|! 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。
yQE|FbiA 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:
eznt "Rr2 O*{<{3 template < typename Right >
Pe6}y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ifj%!* Right & rt) const
0"7%*n."2 {
I|69|^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D/)wg$MI }
l+!!S"=8)~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
's> 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。
&5puGnTZ 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。
[P.M>"c\ 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。
j#QJ5(# 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。
P8!ON= 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?
q/U(j&8W{ 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:
n&ZArJ r(;oDdVc template < class Action >
{Q],rv|; class picker : public Action
sC
>_ulkoa {
Q ^X public :
F: %-x=q picker( const Action & act) : Action(act) {}
l?pF?({ // all the operator overloaded
lM1~K } ;
cb!mV5M-g TI4#A E 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。
,5oe8\uz 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:
MCOiB<L6 Z`x|\jI template < typename Right >
/jl{~R#1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]&6# {I- {
HS> (y2}' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!/]F.0 }
Py*( % M)S(:Il6Xx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z~&uLu 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。
0_'(w;!wq:
m,}0p template < typename T > struct picker_maker
d 90 {
3FRz&FS:j typedef picker < constant_t < T > > result;
ro|mWP0 } ;
)_bc:6Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'%Og9Bgd+ {
MMlryn||1 typedef picker < T > result;
kQ~2mU } ;
D![42H+-Qd !5,>[^y3 下面总的结构就有了:
|^fubQs;2 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。
ql"&E{u? 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。
gc(Gc vdB\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
AGaM
&x= 至此链式操作完美实现。
^b|Z<oF 3m3ljy mGx!{v~i& 七. 问题3
\7b-w81M- 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。
+B(x:hzY9 {UqS q template < typename T1, typename T2 >
wM.z/r\p ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(NfP2E|B {
tUX4#{)q(j return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ycYT1Sg8 }
:5)Dn87 vHR-mQUs 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:
VB>KT(n-b Q{%2Npvq template < typename T1, typename T2 >
dRwOt struct result_2
@z
$,KUH {
(w4w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y8} fj= } ;
WgHl.
:R m$N`Xj 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?
wq yw#)S 这个差事就留给了holder自己。
4I7B
#{ \s_lB~"P!3 rJLn=|uR template < int Order >
F`!B!uY class holder;
J|*Z*m template <>
-s~6FrKy class holder < 1 >
(Hk4~v6pqC {
%
mP%W< public :
'{]1!yMh template < typename T >
rP4v_?Zg+ struct result_1
vW6
a=j8 {
5cc;8i typedef T & result;
J%VcvBaJm } ;
.CJQ]ECl7p template < typename T1, typename T2 >
Xae0xs struct result_2
d)@Hx8 {
'ec G:B`S typedef T1 & result;
(!b_o A8V } ;
UI:YzR template < typename T >
w+A:]SU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Skb,cKU {
5L ]TV\\ return (T & )r;
'XW[uK]w) }
>?Y)evW template < typename T1, typename T2 >
05sWN 0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t<~WDI|AN {
1XfH,6\8i return (T1 & )r1;
{u !Q=D$3 }
L'i0|_ } ;
eAqSY s!1 E}Ir<\ template <>
X;2I'
Kg class holder < 2 >
Za,MzKd= {
@8keLrp public :
g%C!)UbT template < typename T >
K4T#8K]aZF struct result_1
$}&r.=J". {
cnJL*{H<2 typedef T & result;
'5^$v{ } ;
R$>]7-N} template < typename T1, typename T2 >
@ P:b\WCI struct result_2
IE;Fu67wi {
l>(w] typedef T2 & result;
)q.Z}_,)@ } ;
^O>G?a template < typename T >
Th!.=S{Y5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T6/d[SH> {
T >pz/7gb return (T & )r;
( I<]@7> }
f/1soGA template < typename T1, typename T2 >
z-9@K<`H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*[
' n8Z {
i4sd29v return (T2 & )r2;
D8S?xK 7[ }
@.rVg XE=! } ;
^oZz,q
~*R:UTBtw s,5SWdb\v 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> >。
(~59}lu~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:S['hBMN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ioIOyj Drn{ucIs return l(i, j) = r(i, j);
Kmk}Yz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kzky{0yKk= Fe: M'. return ( int & )i;
Cx
N]fo return ( int & )j;
G,jv Mb`+ 最后执行i = j;
w)Rtt 9 可见,参数被正确的选择了。
|_<'qh d3nx"=Cy0I t=-t xnlr< O~p@87aq }"$2F0 八. 中期总结
A~2U9f+\ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
B~%'YQk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O?p8Gjf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[H~Yg2O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gKp5* S%NS7$`a jruXl>T!U Lg;b17 YN=dLr([< SHoov 九. 简化
su?{Cj6* 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。
96V@+I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ym\AVRO{ 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:
E1|> O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5g x9W\a ? +-*/&|^等
98c##NV(7| 2. 返回引用。
knX*fp =,各种复合赋值等
Ffvv8x 3. 返回固定类型。
8vk*", 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fX:)mLnO/ 4. 原样返回。
mYU7b8x_ operator,
v?BVUH>#9 5. 返回解引用的类型。
zC@ ziH>{] operator*(单目)
4t C-msTf 6. 返回地址。
A-=B#U F operator&(单目)
`.MY"g9 7. 下表访问返回类型。
] "ZL<?3g operator[]
.o27uB. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'}nH\?( operator<<和operator>>
S.: m$s U@;W^Mt OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
gY\g+df- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yN'<iTh `[OJ)tHE template < typename Left >
ZWtlO P#] struct value_return
/w!!jj^ {
8fG$><@ template < typename T >
bqo+b{i\ struct result_1
O#}d!}SIp {
[N35.O6P6u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F!>92H~3G } ;
gI~4A, AQUl:0! template < typename T1, typename T2 >
"8.to=Lx struct result_2
_f"HUKGN {
/~8<;N>,+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%^`b) } ;
^~p^N < } ;
{6y@;Fd wqB 5KxO 3Y;<Q>roT 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9_$i.@L1 T%[&[8{8 下面我们来剥离functor中的operator()
bOB<m4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@]{+9m8G@ Qb N7sg~~ return l(t) op r(t)
zL^`r)H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ky r3)1#J return op l(t)
O_E\(So return op l(t1, t2)
0xN1Xm0d return l(t) op
u{asKUce\ return l(t1, t2) op
6\+ZTw return l(t)[r(t)]
jD<fu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M1Frn n %Voq"}}N 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:
Y=NXfTc 单目: return f(l(t), r(t));
;Dw6pmZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\*wQ%_N5 双目: return f(l(t));
~ z< &vQ= return f(l(t1, t2));
#`g..3ey 下面就是f的实现,以operator/为例
E$4_.Z8sRw |vGb,&3 struct meta_divide
(Yv )%2 {
"X[sW%# F template < typename T1, typename T2 >
/Ezx'h3Q
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
A^%li^qz {
4lb(qKea return t1 / t2;
%8L>|QOX }
?Nbc#0pb7 } ;
>~%EB?8
Y , 这个工作可以让宏来做:
GKk>;X- hoj('P2a#n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|}?o=bO template < typename T1, typename T2 > \
CnXl 7" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Q.b<YRZ 以后可以直接用
'XbrO|% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>u-6,[(5X* 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
K> rZJ[a (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。。。)
P3W<a4 == ^zfO=XN l%f&vOcd 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
].!^BYNht eZck$]P(6H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
76} a class unary_op : public Rettype
`R\nw)xq {
Miw*L;u@W Left l;
xn&$qLB public :
@)IHd6 R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qH8d3?1XO TwaK>t96[ template < typename T >
ZaZm$.s n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_MI8P/ {
46(=*iT&V return FuncType::execute(l(t));
4Y>J,c }
_Yms]QEZ }+m")=1{ template < typename T1, typename T2 >
Sc?UjEs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O:I"<w 9_1 {
xMpQPTte return FuncType::execute(l(t1, t2));
/A4^l]H;+3 }
&Q>tV+* } ;
k^%Kw(/ rsGQ
:c ^^;#Si 同样还可以申明一个binary_op
9_4bw9A nYvx[
zq?^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8M~^/Zc class binary_op : public Rettype
}~akVh`3 {
ov9+6'zya Left l;
VJf|r#2 Right r;
Uc[@] public :
?x\tE] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$oo`]R_ K8R}2K-Y template < typename T >
!Z}d^$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CI}zu;4| {
4H]~ ]?F& return FuncType::execute(l(t), r(t));
sN_c4"\q }
bzC|aUGM 'LyEdlC] template < typename T1, typename T2 >
tx9;8K3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X9S`#N {
2d:5~fEJp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
cU[^[;4J< }
X%sMna) } ;
6!;eJYj, H?a1XEY/ l`wF;W! 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
m) -DrbE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c?/R=/H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FD*)@4<o 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。
oLh2:c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]}za 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。。。
JK/VIu&! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}iE!(
l 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)
w{$X
:Z 下面是修改过的unary_op
zF([{5r[!) o]jPG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?r}'0dW class unary_op
YR? ujN {
bZKlQ<sI Left l;
6]D%|R,Q#} h@H8oZ[ public :
iu$:_W_ OBm#E} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ig{
3>vB er44s^$ template < typename T >
cOz/zD
f5 struct result_1
7+Z%#G~T {
g)M"Cx. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hUo}n>Aa } ;
>69- [#P! 6 *GR_sMm template < typename T1, typename T2 >
Ks>l=5~v| struct result_2
S5(VdMd"^ {
kHhxR;ymA7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{)5tov1 } ;
n]Z() "D !^FR a{b template < typename T1, typename T2 >
(=eJceE! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
=jRof$ {
:5DL&,,Q3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
":meys6t# }
Gkr?M^@K }9FAM@x1K& template < typename T >
0hB9D{`,{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+WTO_J7 {
Gdu5
&]H#6 return OpClass::execute(lt(t));
)a=58r07 }
Ix59(g ~_GW } ;
|~d8j'rt TaqqEL .VG5 / 6zp 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
rQLl[a 好啦,现在才真正完美了。
02RZ>m+ 现在在picker里面就可以这么添加了:
CUI\:a- ^lP;JT? template < typename Right >
+f"q^R IU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6M^NZ0~J {
_B6W:k|-7l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
iU1yJ= }
/9o
gg 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。
hziPHuK9, vvwQ/iJO4Q \\d!z-NOk? "+sl(A3`U A(84cmq!q 十. bind
p2I9t| 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。
l RM7s(^l 先来分析一下一段例子
Iss)7I ON-zhT?v 0vjlSHS;`. int foo( int x, int y) { return x - y;}
.kf FaK bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*2^+QKDG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S"Z.M _ 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。
;Im%L=q9GL 我们来写个简单的。
E},^,65 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h( V:-D 对于函数对象类的版本:
];
Z[V <oKoz0! template < typename Func >
8ZN"-]* struct functor_trait
!+H)N {
>X58 zlxk typedef typename Func::result_type result_type;
sgfci{~ } ;
9h/JW_ 对于无参数函数的版本:
}|9!|Q ?qJt4Om template < typename Ret >
Vm]xV_FOd struct functor_trait < Ret ( * )() >
R|g50Q {
|EZ\+!8N:{ typedef Ret result_type;
J-U5_>S } ;
(ptk!u6 对于单参数函数的版本:
m#Dae\w& /BQB7vL template < typename Ret, typename V1 >
*$ kpSph struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4^3lG1^YY {
\3XG8J typedef Ret result_type;
(`)ZR%i } ;
H-C$Jy)f" 对于双参数函数的版本:
n1 ~Iz{@Ep* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d9Uv/VGp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N_liKhq {
kesuM3 typedef Ret result_type;
C;\R
62' } ;
66C_XT 等等。。。
1a]QNl_x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!L3\B_# wi-F@})f# template < typename Func >
>`=9So_J struct func_return
k;(r:k^ {
R|'ftFebB. template < typename T >
&\m=|S struct result_1
,p)Qu%' {
9NC?J@&B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<X"_S'O } ;
4d63+iM+} ]9lR:V
sw template < typename T1, typename T2 >
H#:Aby-d} struct result_2
w<SFs#Z {
IcJQC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:v B9z } ;
&B?*|M`)k } ;
F&u)wI' wB+X@AA ;2}wrX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ZbfpMZ g l>*L
Am5 template < typename Func, typename aPicker >
wzf class binder_1
pB:/oHV {
0Z1';A3 Func fn;
Id^)WEK4 aPicker pk;
,(;]8G-Yj public :
|
{Tq/ W4p4[&c| template < typename T >
Qpocj: struct result_1
$nqVE{ksV {
YLv5[pV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VM}7 ~ } ;
;:1o|>mX c|s7cG$+- template < typename T1, typename T2 >
w`_"R6 struct result_2
}!QVcu"+t/ {
?p&( Af) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:k Kdda<g# } ;
?bGk%jjHXM h|%a}])G) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
zGtv(gwk ht_'GBS) template < typename T >
'1"vwXJ" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jK\AVjn {
XsGc!o return fn(pk(t));
C;I:?4 }
^tY
_ q template < typename T1, typename T2 >
Y2aN<>f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8}K4M( {
LV@tt&|N
return fn(pk(t1, t2));
x4XCR,- }
dLbSvK<(I } ;
s<{) X$ S*V!t= q,T4-
E 一目了然不是么?
.&2~gA 最后实现bind
g4^3H3Pd +?v2MsF'] *nSKIDw template < typename Func, typename aPicker >
uc
Ph*M picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B &e'n< {
*~kHH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|f3 :9(p }
O,Ej m<nt s"~3.J 2个以上参数的bind可以同理实现。
O+"a0:GM 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。
vg8Yc }"M5"? 十一. phoenix
k]rc -c- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[Om,Q< a5?Yh<cJ for_each(v.begin(), v.end(),
^&KpvQNW_ (
H;MyT Vl do_
(bAw>
[
d' l|oeS cout << _1 << " , "
CU@}{}Yl ]
dWP<,Z> .while_( -- _1),
TTGWOC cout << var( " \n " )
\)i,`bz )
5Z`f.}^w );
H'}6Mw%ra jI%glO'2 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:
*iVEO 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
(_=R<: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{uurLEe? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"R]wPF5u '"T9y=9]s ;_#<a*f template < typename Cond, typename Actor >
M9~6ry-_ class do_while
;tC$O~X {
Y|S>{$W Cond cd;
V[0
ZNT& Actor act;
F *1w8+ public :
|t~*!0>3 template < typename T >
nP_)PDTFp struct result_1
ART0o7B {
BS3{TGn typedef int result_type;
m(`O>zS } ;
6+4SMf3 <c$rfjM+JU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iKu4s L_q3m-x0h template < typename T >
WAf"| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C{~O!^2G {
7^<6|>j4 do
3mhjwgP<nn {
9Dp0Pi?29 act(t);
MlR]+] }
-vv_6ZL[ while (cd(t));
W;?e @} return 0 ;
OZEbs 7 }
intl?&wC } ;
xlH3t&i7 :!JQ<kV mbns%%GJU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3vdFO: j 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。
4v`G/w 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。
CSY-{ 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。
R6TT1Ka3c 下面就是产生这个functor的类:
7^syu;DT9Y t N4-<6 / ;+Mz* template < typename Actor >
U4qk<! class do_while_actor
R_b4S%jhx {
b!r%4Ah Actor act;
qkqtPbQ 7 public :
c
Qe3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
A4(k<<xjE l,Fn_zO template < typename Cond >
HPg%v| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N`~f77G } ;
F\^\,hy +ViL" Eu<f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
- ,?LS w 最后,是那个do_
$%4<q0- %y7ZcH' K0D|p$v class do_while_invoker
zB/VS_^^W: {
o]]sm}3N public :
tu(^D23 template < typename Actor >
\01 kK) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r&IDTS# {
DP;:%L} return do_while_actor < Actor > (act);
j+e~
tCcN/ }
t+K1ArQc } do_;
: ^U>n{ UA(4mbz+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@v3)N[|d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z$Le,+ 最后来说说怎么处理break和continue
vK`HgRQ(C 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
'$rCV,3q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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