一. 什么是Lambda
z^<"x|: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!50[z: 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,
pa#IJ k1!@^A Sy
'Dp9!| BT(CM,bp class filler
rOVVL%@QqJ {
[ 1u-Q%?# public :
Gn&4V}F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!@v7Zu43, } ;
q|),`.eh\ Q@HopiC eow'K
821A 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:
)vSRHE 5D'\b}*lJ} [W7CXZDd d m`E!R_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
OE- gC2&Bm jB(|";G 4H/fP]u 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GI1 R~6$oeWAw 5@BBoeG {lc\,F* $ 二. 战前分析
hzvd t 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`V04\05 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
>m$ 1+30X )h)]SF} (}2~<
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
% S os /* --------------------------------------------- */
<q@a~'Ai?! vector < int *> vp( 10 );
sL$:"= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)<tI!I][j /* --------------------------------------------- */
S@/IQR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
a5TioQ /* --------------------------------------------- */
~5oPpTAe int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sjV!5Z /* --------------------------------------------- */
n~V ]Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uu>Pkfo /* --------------------------------------------- */
@8I4[TE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#n8IZ3+ &*aIEa^ 6g)GY"49 Nb'''W-iu 看了之后,我们可以思考一些问题:
V]db'qB\ 1._1, _2是什么?
VB*oGG 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。
2V#>)R#k 2._1 = 1是在做什么?
6l:qD` _ 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。
D-._z:_ 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?KNZ 7](KV" %V Xx>X5Fy 三. 动工
OL^l 3F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,]d/Q< @W"KVPd z+n,uHs Jh!I:;/ template < typename T >
)`(p9@,V class assignment
#$8% w {
",KCCis T value;
$cU!m(SILQ public :
$arK( assignment( const T & v) : value(v) {}
YF>m$?; template < typename T2 >
#6HA\dE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t,+nQ9 } ;
)u`[6,d `M^=
D&Bf y1+*6| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z?*w8kU&> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N@Uy=?)ZJ LAS'u"c| 2so! 8b;1FQ' class holder
f@|A[>"V {
J`].:IOh public :
oUQ,61H template < typename T >
^Xq 6: assignment < T > operator = ( const T & t) const
%UERc{~o*, {
1oWED*B return assignment < T > (t);
heC/\@B }
$m-2HhqZ } ;
(Hb:?( 4i(JZN? UKT%13CO4U 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
aGtf z) oF1,QQ^dg static holder _1;
UMm!B `M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
biU^[g(" -7@/[9Gf`: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zGkS^Z=( 而不用手动写一个函数对象。
|8l<$J @v)p<r^M"> :2rZcoNb. 1;Cyz) 四. 问题分析
#(N+((): 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。
D"2&P^- 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。
BMG3|N^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xg;+<iW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
YSic-6z0Ms 下面我们可以对这几个问题进行分析。
lJ}_G>GJ DpvI[r//'* 五. 问题1:一致性
L(|N[# 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?|
e]$}-i@# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1Vrh4g.l QLvHQtzwX struct holder
jD<{t {
2db3I:;E //
ZQ%'`q\c template < typename T >
~-_kM T & operator ()( const T & r) const
Gi?/C&1T {
V)~.~2$ return (T & )r;
QSdHm }
v4`"1Ss,K } ;
AQ,'
6F9 '$ => 这样的话assignment也必须相应改动:
Mh:L$f0A%O emqZztccZ template < typename Left, typename Right >
qG?Qc ( class assignment
8QLj[" {
pz\
+U7 Left l;
Bn#?zI Right r;
j7$e28|_n public :
!sQY&* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZojIR\F^ template < typename T2 >
ff,pvk8N5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
e.7EU } ;
m.#
VYN`+A bYpntV 同时,holder的operator=也需要改动:
(_mnB W N `5,\TR2f template < typename T >
)NXmn95 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K/j3a[. {
A@1W}8qY: return assignment < holder, T > ( * this , t);
bLij7K2H }
7Bzq,2s pfA|I*`XV 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。
4:$4u@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ai=se2 N kb|Fd/s return l(rhs) = r;
G'Q-An%z 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
fTS5yb% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*'.|9W `scR*]f1+ template < typename Tp >
V@e?#iz class constant_t
u~7hWiY<2 {
H]{v;;'~ const Tp t;
C*)3e*T* public :
GP!?^r:en constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|[<_GQl template < typename T >
U@_dm/;0& const Tp & operator ()( const T & r) const
EUD~CZhS"k {
,
pDnRRJ! return t;
%p^wZtm }
8=B|C'> } ;
M -cTRd-i `w#Oih!6A| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v5!d$Vctu 下面就可以修改holder的operator=了
y~AVei& Z0x ar]4V template < typename T >
fHE<( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a
oD`=I*< {
z1PBMSG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-LK
B$ }
TyD4|| % !"HO]3-o 同时也要修改assignment的operator()
!;&p"E|b# R]}}$R`j template < typename T2 >
]i&6c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dt \TQJc~ 现在代码看起来就很一致了。
ck ]Do!h BgurzS4- 六. 问题2:链式操作
dA@]! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gp};D 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8;b(0^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
m,*QP* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
nt 81Bk= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?*[N_'2W+ NPhhD&W_ template < typename T >
W98i[Q9A7 struct result_1
?i7%x,g(Z {
Y>|B;Kj0( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
l4 D+Y } ;
?{P"O!I{ @TLS<~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
QwNly4 2#KJ asX template < typename T >
/[a~3^Gs^ struct ref
q.KG^=10 {
6Z>FTz_ typedef T & reference;
@K\~O__ } ;
m!|kW{B#A template < typename T >
5L+>ewl struct ref < T &>
oRm L
{UDZ {
j~2{lCT typedef T & reference;
PlU*X8 } ;
IpINH3odT r@72|:, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4,bv)Im+ ` ^ZvWR% template < typename T >
sv: 9clJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nno}e/zqf {
hv`~?n)D66 return l(t) = r(t);
N|8P) }
<":;+Ng+ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
dbwe?ksh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:8L8q<U <6EeD5{* 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
:By?O"LQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L6t+zIUc-~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Vi>,kF.fV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
TTeH` 最后的布局是:
8;d:-Cp Add
W3]_m8,Z / \
8qk?E6 Divide 5
.GsV>H / \
m;H.#^b* _1 3
c&r70L, 似乎一切都解决了?不。
j2Cks_$: 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。
(n*^4@"2 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。
#^`4DhQ/
1 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:
w,.+IV$Kk "W=AB& template < typename Right >
u8gS<\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
S'|,oUWDb Right & rt) const
q
0$,*[PH {
2QD3&Q9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9i'jjN }
;
o?-yI&T* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=[H;orMr 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。
j5K]CTz# 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。
Hc!
mB 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。
B( ]M& 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'a?kSy 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.Q 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:
xAqb\|$^ YNLV9.P6 template < class Action >
un)4eo!7 class picker : public Action
%j:]^vqFA {
aO]ZZleNS public :
Z8# (kmBdB picker( const Action & act) : Action(act) {}
kY&k-K\ // all the operator overloaded
'z0:Ccbj } ;
sR(9IW- 19&<|qTz Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
j.C`U(n}` 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:9O#ObFR {E
p0TVj` template < typename Right >
A'j;\
`1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
52SaKA[ {
6 )Hwt_b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f* !j[U/r_ }
=q>'19^Jx >/:" D$
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
JI? rL 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。
I, -hf=- VLS0XKI) template < typename T > struct picker_maker
;Yx )tWQI {
8}c$XmCM typedef picker < constant_t < T > > result;
?{\nf7Y } ;
^$%S &W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
M9Cv
wMi {
ZW-yP2 typedef picker < T > result;
]=.\-K } ;
:j5n7s?&=y o4`hY/<t 下面总的结构就有了:
0)%YNaskj 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。
P<PJ)> 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。
vqnw#U4` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ipf|")* 至此链式操作完美实现。
!,l9@eJQ ,LTH;<zB) VGfMN|h 七. 问题3
?Y)vGlWDW< 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。
tkVbo.[8K P7J>+cm template < typename T1, typename T2 >
$"`- ^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3!3xCO {
l]@&D#3ZM return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$k|g"9 }
G %N
$C stG~AC 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:
8;z6=.4xtg IYqBQnX}oM template < typename T1, typename T2 >
pwO>h>ik struct result_2
CEXyrs< {
3b*cU}go typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&Flglj~7l } ;
dI*pDDq# t2EHrji~ 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?
<DMl<KZ 这个差事就留给了holder自己。
vh"R'o *Nw&_<\9Q /+8JCp
template < int Order >
$iI]MV%= class holder;
QBtnx[ template <>
l=]cy-H class holder < 1 >
aY3^C q(r {
1)9sf0LyU public :
j;']cWe template < typename T >
2]I4M[|&z struct result_1
P#pn*L*"T {
E>&n.% typedef T & result;
%dJX-sm@ } ;
7x#Ckep:I template < typename T1, typename T2 >
gG
uZ8:f struct result_2
<!L>Exh&r {
bQE};wM, typedef T1 & result;
k xP-,MD } ;
?bPRxR template < typename T >
"XB[|#& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0rh]]kj {
|w_7_J2 return (T & )r;
WEFlV4/ }
t]>Lh>G template < typename T1, typename T2 >
&Q+Ln,(&L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z|=}1;(. {
kV?y0J. return (T1 & )r1;
9w"h }
MA;1;uI, } ;
U2{ dN> h lkn% template <>
W;_nK4$%' class holder < 2 >
q/4YS0CqE {
I*LknU@ public :
k:*S&$S!E template < typename T >
dArDP[w struct result_1
NXwz$}}Pp {
W4hbK9y typedef T & result;
Z&0'a } ;
;} und*q template < typename T1, typename T2 >
kdCUORMK struct result_2
fYp'&Btb]x {
D|@/yDQ typedef T2 & result;
JmPHAUd } ;
/3A^I{e74
template < typename T >
HkQ*y$$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W`K7 QWV4 {
MHSs!^/g5 return (T & )r;
tYZ[68 }
y|CP;:f; template < typename T1, typename T2 >
EPS={w$'s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Xua+cVc\y {
!v X D return (T2 & )r2;
5Ycco,x }
a-l;vDs } ;
n.wF&f'D] n,=VQOu I([!]z 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
k:JrHBKv\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k9$K} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Mzsfo;kk+ =3q/F7- return l(i, j) = r(i, j);
C3< m7h 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8i6Ps$T hy}8Aji& return ( int & )i;
kjEEuEv return ( int & )j;
5nv<^>[J 最后执行i = j;
|_o=^?z' 可见,参数被正确的选择了。
qP{/[uj[K 7nHF@Y|*" T6H}/#*tK MxSM@3 v( )ap_Z6 八. 中期总结
+
` s@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#?q&r_@@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
V2$h8\a 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CLeG<Hi
~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1&^MfP} ZN!4; _u{c4U0, !O-C,uSm Ynp{u`? Vl%^H[] 九. 简化
{z(xFrY 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。
.uyGYj-C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZQ)>s>- 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:
&8%e\W\K:/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Y]{
>^`G +-*/&|^等
Swp;HW7x 2. 返回引用。
|AcRIq =,各种复合赋值等
fRy^Q_~, 3. 返回固定类型。
-:30:oq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~n[xtWO0 4. 原样返回。
ox:[f9.5 operator,
+x_Rfk$fb 5. 返回解引用的类型。
{.Z}5K operator*(单目)
5WC+guK7 6. 返回地址。
[|P!{?A43| operator&(单目)
A;/-u<f 7. 下表访问返回类型。
f8M$45A' operator[]
p!sWYui 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`!Ds6 operator<<和operator>>
CamE' ?_"+^R z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j7sKsbb 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0G7K8`a u}!@ ,/) template < typename Left >
'd+NVj{C struct value_return
MS0Fl|YA {
8>X d2X template < typename T >
dDm):Z*`b struct result_1
)\6&12rj {
X5X?&* %{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OH5>vV'i } ;
#ggf' QIHp kqce[hgs< template < typename T1, typename T2 >
#<e\QE'! struct result_2
ZKQG:M~| {
ogL EtqT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cU{e`<xjA } ;
7<%<Ff@^)O } ;
(T!9SU BNd^qB ? \e!vj.PU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fO0(Z F1jglH/MF) 下面我们来剥离functor中的operator()
+n<k)E@>J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w3=%*< AtF3%Zv2 return l(t) op r(t)
pGf@z:^{*- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{e+-vl return op l(t)
v2H#=E4cZ# return op l(t1, t2)
TF 'U return l(t) op
<$ F\Nk|x return l(t1, t2) op
KN tt return l(t)[r(t)]
cx}Q2S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$/=nU*pd 4m*M,# mV 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
GN!qyT 单目: return f(l(t), r(t));
F)+{AQL return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d}JP!xf% 双目: return f(l(t));
wk6NG/< return f(l(t1, t2));
;9~6_@,@o 下面就是f的实现,以operator/为例
yU8{i&w4 IkrF/$r struct meta_divide
hGbj0 {
VQ0fS!5' template < typename T1, typename T2 >
q EP
4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
NPd%M {
=JKv:</.G return t1 / t2;
mt5KbA>nU }
/9zE^YcT } ;
,Z{d.[$ dn}` i 这个工作可以让宏来做:
z]2]XTmWs i&vaeP25) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v.:3"<ur} template < typename T1, typename T2 > \
uu}x@T@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LJOr!rWi 以后可以直接用
UTf9S>HS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#]#sGmW/L 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
"TUe%o (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。。。)
Kx=4~ G!Um,U/g ^bc;[x&N 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
c%[#~;E KN?6;G{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;zYqsS class unary_op : public Rettype
a)S+8uU {
?V}j`r8|\4 Left l;
_UT$,0u_i public :
@BrMl%gV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-jn WZ5. :.?gHF.? template < typename T >
om |"S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4<cz--g {
AgRjr"hF*e return FuncType::execute(l(t));
1fo
U }
rp6q?3=g j6 template < typename T1, typename T2 >
j:,NE(DF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F:D
orE {
<JV"@H= return FuncType::execute(l(t1, t2));
Kh4$ wwn }
+<}0|Xl& } ;
NM0tp )h ZxlAk+<] aB]m*~ 同样还可以申明一个binary_op
"Vr[4&` ]D@0| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l#lF
+Q; class binary_op : public Rettype
&q`q4g&7 {
,(.MmP` Left l;
F[4;Xq Right r;
`u.t[ public :
=)E,8L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6m VuyI t^[8RhD template < typename T >
xB@|LtdO9; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M@3"<[g {
@ JvPx 0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
@h*fFiY&{ }
eL4NB$Fb "wlt> SU template < typename T1, typename T2 >
f>s?4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r}0\}~'?c {
U,+[5sbo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v^ /Q 8Q }
.AYj'Y } ;
@"Z7nJX :> & fV <\0vR20/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
TZtjbD>B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
kPQtQh]y% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}U
SC1J 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
aA'|Rg, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Oky**B[D' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
FSRm| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u7xDau(c 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
? tfT8$ 下面是修改过的unary_op
cgb2K$B_" i 9g>9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_;4 [Q1 class unary_op
n39t}`WIl {
.TE?KI
Left l;
R/^u/~< DAwqo.m public :
CiR%Ujf U `o^mtW. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LGc&o]k ~>0qZ{3J_ template < typename T >
\`, [)` struct result_1
f50L,4, {
$!5\E>y# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,v&L:a } ;
+kq'+ Y7 i5>+}$1 template < typename T1, typename T2 >
5@hNnh16 struct result_2
O$kq`'9
{
+dBz`WD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LTJc,3\, } ;
% aUsOB-RV >HPdzLY? template < typename T1, typename T2 >
DAg58
=qJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RNPbH. {
BS&;n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Cda!Mk: }
Z_gC&7+ .[u>V template < typename T >
g~BoFc.V2~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c8Q]!p+Yp {
s/:Fwr4q#a return OpClass::execute(lt(t));
p'sc0@}_O }
@$"L:1_ )HD`O~M> } ;
9S[XTU >a1{397Y} ;.wX@ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
z4@k$
L8 好啦,现在才真正完美了。
SEl#FWR 现在在picker里面就可以这么添加了:
u*7Z~R XhdSFxW} template < typename Right >
xyH/e*a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8F)G7
H, {
577:u<Yt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]APvp.Tw: }
dr{y0`CCN 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。
cL8#S>>u. .Hc(y7HV okq[ o90 \V2,pi8'v g\GdkiIj 十. bind
H0a/(4/xg 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。
CzV(cSS9- 先来分析一下一段例子
XJ!(F#zc o{*ay$vA] 0)9"M.AIvo int foo( int x, int y) { return x - y;}
55t\B ms{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l7JY]?p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1! p/6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+pH@oFNK 我们来写个简单的。
aTGdmj! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w(1Gi$Z(Q) 对于函数对象类的版本:
hNXBVIL<& ==/n(LBD template < typename Func >
$jI>[% struct functor_trait
TP1S[`nR {
8u2+tB typedef typename Func::result_type result_type;
ni } ;
9Q W&$n^ 对于无参数函数的版本:
kC$&:\Rh u)Q;8$` template < typename Ret >
)a=/8ofe struct functor_trait < Ret ( * )() >
NYABmI/0c {
Ip}Vb6} typedef Ret result_type;
rVQX7l# YI } ;
rOD1_X- 对于单参数函数的版本:
_SZ5P>GIU gQ~5M'# template < typename Ret, typename V1 >
g8ES8SM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L;W.pe0 {
ql5x2n typedef Ret result_type;
OMihXt[ } ;
Uz%Z&K 对于双参数函数的版本:
$R8w+ Id n,P5o_^: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
iy\KzoB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1 7hTr {
d~ng6pA typedef Ret result_type;
nY `2uN~9 } ;
Aox3s? 等等。。。
e=/&(Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0;~yZ?6_F dMl+ko template < typename Func >
YEYY}/YX struct func_return
ly4Qg\l {
0"xPX#Cvj template < typename T >
rFJ[dz struct result_1
%-;bu| {
yy2Ie typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v7trr W} } ;
{bF1\S]2 0)uYizJce template < typename T1, typename T2 >
}xn_6 struct result_2
vxN0,l {
Cd#E"dY6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q]4pEip } ;
K2'O]# } ;
Jd
3@cLCe- 7z~Ghz 9x~-*8aw 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OIaYHA 3$M3Q]z template < typename Func, typename aPicker >
h.
hjz? class binder_1
H D/5!d {
FQeYx-7 Func fn;
XOb}<y)r~ aPicker pk;
H!IDV}dn public :
%4>x!{jwV ~hN~>0O template < typename T >
Kf7WcJ4b struct result_1
=N.!k Vkl {
!ZtSbOC ' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V*jsq[q= } ;
cep$_Ja ~waNPjPRG template < typename T1, typename T2 >
M<8ML!N0;t struct result_2
)JgC$ < {
`U`#I,Ln[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
c5i%(!> } ;
,axDMMDI 'Am- vhpm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rjojG59U> 'u[%}S38 template < typename T >
*FgJ|y6gk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-rY 7)= {
s_wUM)! return fn(pk(t));
J?712=9 }
2P~)I)3V template < typename T1, typename T2 >
A! 6r/
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Iz\1~ {
Z>A{i?#m return fn(pk(t1, t2));
-$4kBYC l+ }
-6E K#!+ } ;
H/cTJ9zz h_
!>yK Q .RO 一目了然不是么?
jMpa?Jp 1 最后实现bind
SN]LeXesS -@bp4Z= a5wDm template < typename Func, typename aPicker >
M'jXve(=yF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4~u9B/v {
tEhr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
a1x7~)z>zi }
Z[IM<S9lz e6P[c=m
# 2个以上参数的bind可以同理实现。
Rl@$xP 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。
-zC]^Ho@ hLuJWjCV 十一. phoenix
F1u)i Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#\FT EY! Q-('5a19J for_each(v.begin(), v.end(),
:1<~}*B@{ (
M9"Sgb`g do_
3VP $x@AV [
J|j;g!fK cout << _1 << " , "
M<oA<#IW ]
xdF guV8 .while_( -- _1),
,{<Fz% cout << var( " \n " )
ToU.mM?f^ )
#8?^C]*{0 );
};SV!'9s?~ !
zfFt; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
5#uO'<2$ 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
mTjm92 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b(T@~P/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GXeAe}T HF4Lqh'oco s-6:N9- template < typename Cond, typename Actor >
jH0Bo; class do_while
1xC`ZhjcD {
J:};n@< Cond cd;
~%P3Pp Actor act;
e[4V%h public :
Yo'K pdn template < typename T >
(T;9us0 struct result_1
1ih* gJPpj {
R+Lk~X^*l' typedef int result_type;
>l2w::l% } ;
>UN vkQ: hWxT ! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
84Zgo=P} 5;
f\0<- template < typename T >
U"x~Jb3]O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-3k;u {
6Q$BUL}2? do
H-a^BZ&iU {
-A;w$j6* act(t);
"^"'uO$ }
csvOg[ while (cd(t));
1ZNNsB return 0 ;
FNJ!IkuR }
;IhPvff } ;
9HKf^+';n u\5g3BH {Q<0\`A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%BICt @E 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。
h#O"Q+J9n 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。
)k~1, 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。
<ge}9pU)o^ 下面就是产生这个functor的类:
@LC~*_y UT;4U;a,m T/Q==Q{W: template < typename Actor >
L]>4Nd class do_while_actor
|D(&w+( {
*[
#*n n Actor act;
^Y<M~K972 public :
?%;B`2 nDR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^Fvr
f`A' T^NJ4L4# template < typename Cond >
@#CF".fuN> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
bqNLkw# } ;
%O_t`wz &%:*\_2s _/Tlqzp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
25&nwz 最后,是那个do_
-$m@*L Zly-\z_ 3FY_A(+ class do_while_invoker
#nbn K {
*+W6 P.K public :
;"SZ} template < typename Actor >
`$f2eB& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
##2`5i-x {
<vLdBfw&N return do_while_actor < Actor > (act);
i :EO(` }
c
_p[yS } do_;
ooDdV
> A`Q
>h{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
} bCK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uDI}R]8~ 最后来说说怎么处理break和continue
.xo_}Vw 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。
59~FpjJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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