一. 什么是Lambda
2icQ (H; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M
lR~`B}m 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,
x'I!f? / & </`\3t ?}4,s7PR ebQgk
Y= class filler
:1>?:3,` {
@
gWd
public :
ngl +`|u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
p|ink): } ;
Pa{ f(Of+> '1gfXC 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:
N8dxgh!, ?l^Xauk4Pj "
L`)^ Jq'8" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_o$jk8jOjW ~!
-JN}H m ~$g: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BA]$Fi.Mw ,dCEy+ bT^dtEr[ S*V}1</L 二. 战前分析
Xi98:0<= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l\*9rs:! 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@5S' 5)4pB Q7$o&N{ SscB&{f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/D3{EjUE= /* --------------------------------------------- */
zTw"5N vector < int *> vp( 10 );
_y^r== transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5o dT\>Sn /* --------------------------------------------- */
2H)4}5H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7PX`kI /* --------------------------------------------- */
,
,{UGe3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1
&9|~">{C /* --------------------------------------------- */
@a?7D;+< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5dj@N3ZX7; /* --------------------------------------------- */
-{xk&EB^$5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9_?xAJ "+ou!YK+ <ukBAux,D
>Q\Kc=Q| 看了之后,我们可以思考一些问题:
{7OHEArv
1._1, _2是什么?
Y"GNJtsL " 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
n|~y
>w4 2._1 = 1是在做什么?
:-46"bP. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
67II9\/ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
+O.-o/ 2M-[x"\1/ P9
<U+\z 三. 动工
&3[oM)-V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^es]jng` eyCZ[SC |1~n<=`Z "tzu.V- template < typename T >
fORkH^Y(& class assignment
6QX m]<
{
/uwi$~Ed T value;
Q!e560@ public :
5 8bW assignment( const T & v) : value(v) {}
:}lqu24K template < typename T2 >
D0r viO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
147QB+cE } ;
R-13DVK iAwEnQ3h ^a4z*#IOr 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x;n3 Zr;( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F)LbH&Kn 5`QcPDp{z t;e&[eg M6)
G_- class holder
faDSyBLo {
L(Y1ey9x public :
ai{>rO3 }I template < typename T >
l#'V
SFm& assignment < T > operator = ( const T & t) const
to'7o8Z {
#Vq9 =Q2 return assignment < T > (t);
:aesG7=O }
E#B-JLMGl } ;
?l0eU@rwQ E7:xPNU Iux3f+H 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:
@Jzk2,rI K3yQ0k
| static holder _1;
*;o%*: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6p9fq3~7Y HEF
e? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L8VOiK=, 而不用手动写一个函数对象。
;o_F<68QP !(GyOAb P!eo#b^S
54+(o6E< 四. 问题分析
*GT=U(d 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。
8h=t%zMSb 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。
f!9i6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b2m={q(s 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Zse&{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4l$OO;B |kYlh5/c d 五. 问题1:一致性
] G&*HMtp 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
%71i&T F 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)kpEcMlR N~v6K}`} struct holder
wVBKVb9N {
i(}PrA
//
d1<";b2Jt^ template < typename T >
-50DGA,K6 T & operator ()( const T & r) const
;CYoc4e {
_fHC+lwN return (T & )r;
2{-29bq }
bdg6B7%Q } ;
^#9385 zBF~:Uc`B 这样的话assignment也必须相应改动:
u_(~zs.N] ;tjOEmIiU template < typename Left, typename Right >
"o5]:]h) class assignment
[jMN*p? {
cb}"giXQTB Left l;
(Xd8'-G$m Right r;
t#k]K] public :
z*\_+u~u assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7oE0;' template < typename T2 >
2}hJe+#v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A3jxjQ } ;
Pe`(9&iT. D)d]o& 同时,holder的operator=也需要改动:
sh<Q2X
IPQRdBQ template < typename T >
a>wCBkD assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ep7MU&O0iK {
Npp YUY return assignment < holder, T > ( * this , t);
ov6xa*'a }
sy: xA w S,#1^S 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。
E9:@H;Gc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dljE.peL xye-Z\-t return l(rhs) = r;
d>QFmsh- 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。
HBlk~eZ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
50,'z?-_ !nv wRQ template < typename Tp >
L5&M@YTH class constant_t
1-2hh) {
n(:<pz const Tp t;
mUYRioNj public :
ZT0\V
]!B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
HI.*xkBXl& template < typename T >
u#0snw~)/ const Tp & operator ()( const T & r) const
]}2)U {
w0Qtr>" return t;
,;k+n) }
O'<V[Y}6 } ;
O)'CU1vMb )(iv#;ByL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g`XngRb|j 下面就可以修改holder的operator=了
W }NUU {{G)Ry*pb template < typename T >
H>~ CL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d:=' Xs {
t R^f]+Up return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
LrB
0x> }
x~5uc$ '7iz5wC# 同时也要修改assignment的operator()
~Amq1KU*Z BoD{fg template < typename T2 >
2HX/@ERhmu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0SQ!lr 现在代码看起来就很一致了。
~ao:9ynY !~ox;I}S 六. 问题2:链式操作
>3 o4 U2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6(n0{A 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。
cgnNO& 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。
6u[fCGi% 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。
3I6ocj[, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}vndt*F
(b&g4$!x&5 template < typename T >
=sJ?]U struct result_1
R\j~X@vI {
M0V<Ay\%O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t{md&k4 } ;
TW|K.t@5#H ^Q/*on;A,/ 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:
[+ud7l I2[U #4n template < typename T >
(s};MdXIz struct ref
I"Oq< _ {
oPe|Gfv\G typedef T & reference;
X/5m}-6d] } ;
`#""JTA" template < typename T >
[doEArwn struct ref < T &>
s68(jYC7[ {
2]!@)fio` typedef T & reference;
"{q#)N } ;
!_fDL6a- WAu>p3
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Jf YgZ\# Kz HYh template < typename T >
\8vP"Kr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a4Q@sn;] {
}(EH5jZ' return l(t) = r(t);
!fOPYgAGKn }
epy2}TI 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。
zsL@0]e& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9+ 'i(q
z rXx#<7` 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
,\4]uZ< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6VW*8~~Xy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ZW4f " +5 调用divide的对象返回一个add对象。
XKp&GE@Y 最后的布局是:
8^7Oc,:~ Add
I)rnF / \
qng ~,m Divide 5
a5*r1, / \
ImXYI7PL _1 3
\&"C 似乎一切都解决了?不。
\xYVnjG, 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。
4Aj~mA 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。
^<I( 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^5Lv#Z +nYFLe template < typename Right >
<PLAAh8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`v*HH}aDO Right & rt) const
b3A0o* {
0|&@)` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"\4W])30 }
mixsJ}e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E&U_1D9=L< 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。
3H2~?CaJ 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。
,i:?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。
nFnM9
pdMK 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。
Xa[k=qFo 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?
{npm9w<; 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:
sz9W}&(j $*q|}Tvl# template < class Action >
Tmzbh 9
class picker : public Action
IuwE&# {
5(>=};r+ public :
">}6i9o picker( const Action & act) : Action(act) {}
s9Hxiw@D // all the operator overloaded
-^_2{i } ;
/7}pReUj fyQOF ItM Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
(b25g! 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
sN41Bz$q. m8sd2&4 template < typename Right >
.}==p&( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f-%M~: {
\jfK']P/H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(/:m*x*6 }
@KQ>DBWQM EI_-5Tt RD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>wW{$ 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。
mnm
ZO} ]Lv3XMa template < typename T > struct picker_maker
)eZK/>L& {
ocGrB)7eD typedef picker < constant_t < T > > result;
8$IKQNS } ;
o=rR^Z$G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OZ&/&?!XE {
J(]|)?x2 typedef picker < T > result;
<>HtXn/ } ;
9c@M(U@Yh w;'XqpP$*| 下面总的结构就有了:
K_YrdA)6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9$)&b\D 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。
g,,wG k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?fxM1<8 至此链式操作完美实现。
g89@>?Mn #pvq9fss,} [F6)Z[uG 七. 问题3
Y`g o V 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。
:\^b6"}8
SkjG} template < typename T1, typename T2 >
2uj
.* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HE&)N
clY {
5r5on#O& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P@v"aa\@2) }
5wue2/gl Fb{N>*l. 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:
$1.-m{Bd <^YvgQ,m template < typename T1, typename T2 >
Yq ]sPE92 struct result_2
D;en!.[Z {
m.D8@[y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aE~T!h } ;
FX!KX/OE) ~.T|n = 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
!)bZ.1o 这个差事就留给了holder自己。
ZiPeP #Z1%XCt z|pt)Xl template < int Order >
mG~kf]Y class holder;
NjIPHM$g template <>
=Kj{wA
O class holder < 1 >
URb8[~dR: {
_=HaE&
public :
B_[efM<R$ template < typename T >
(OiV IH struct result_1
h$8h@2% {
v]EMJm6d| typedef T & result;
C3'xU` =7 } ;
toGiG|L template < typename T1, typename T2 >
/9br &s$B struct result_2
Jl_W6gY"Z {
Z5t^D| typedef T1 & result;
r^5%0_F] } ;
|%|03}Q template < typename T >
k2
Ju*W& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)K[\j?
{
[xiqlb,8 return (T & )r;
s4fO4.bn m }
RJD{l+ template < typename T1, typename T2 >
nP%U<$,+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r;{$x {
rt^~
I\V return (T1 & )r1;
BL&AZv/T }
]W;6gmV } ;
YYpC!) sJL Oz> template <>
u\ _yjv# class holder < 2 >
e|oMbTZ5m {
{D[6=\F public :
]@ruizb8 template < typename T >
W5Jw^,iPd struct result_1
#1-WiweO {
K 4GuOl typedef T & result;
o8X_uKEI } ;
ht>%O7 template < typename T1, typename T2 >
'>
ib
K| struct result_2
y'm!h?8 {
p6%V f typedef T2 & result;
O14QlIk } ;
Z"VP<- template < typename T >
U~D~C~\2; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0B(s+#s {
h/ n( return (T & )r;
fG1iq<~ }
#
>k|^*\ template < typename T1, typename T2 >
qb[hKp5K6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IL|Q-e}Ol {
Lf((
zk:pt return (T2 & )r2;
3RaW\cWzg }
_^W;J/He } ;
;qaPK2a8 :(]fC~G~ pq`uB 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> >。
,NQ!d4~D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>
-OOU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6FzB-], nG<oae6z" return l(i, j) = r(i, j);
Oa/zEH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kqCsEtm] A'#d:lOA return ( int & )i;
-gvfz&Lz return ( int & )j;
?#w} S% 最后执行i = j;
{.2\}7.c 可见,参数被正确的选择了。
2yJ{B 2VRGTx R%KF/1;/ b*Y Wd3 di/QJrw
八. 中期总结
&jqylX 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:
PcC@}3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R ABw(b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Tc(=J7*r& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Dizz ?O nh4G;qdU JwbZ`Z*w !p+54w\ 2 4-.W~C'Q WGz)-IB!PE 九. 简化
k&ooV4#f6 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。
+51heuu[o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)'~Jsg- 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:
y.A3hV%6b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
41<~_+-@ +-*/&|^等
~)f^y!PMQ 2. 返回引用。
./ {79 =,各种复合赋值等
Kn:Ml4[; 3. 返回固定类型。
GqHW.s5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J'Pyn 4. 原样返回。
vS\ 2zwb} operator,
o#p%IGG` 5. 返回解引用的类型。
<-k! operator*(单目)
C7S\4rDJ 6. 返回地址。
,40OCd! operator&(单目)
],SQD3~9 7. 下表访问返回类型。
3tZIL operator[]
CFh9@Nx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jh oA6I operator<<和operator>>
fz^j3'!\ $Wj= V OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_f0AV;S:vd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/:F^*] M/6Z,oOU template < typename Left >
'{AB{)1 struct value_return
~uc7R/3ss {
qA GjR!=^ template < typename T >
w*6b%h%ww struct result_1
74M 9z {
l$/pp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$ztsb V} } ;
d#v@NuO6
h CIIjZ)T template < typename T1, typename T2 >
T`!R
ki%~ struct result_2
VVDN3 {
cuN ]}=D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tQ{/9bN?P } ;
m}'_Poc } ;
'|4+<# ;Xt<\^e %[$HX'Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7,SQz6] gNEcE9y2 下面我们来剥离functor中的operator()
{K.H09Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
yus3GqPI a6LL]_&g return l(t) op r(t)
n- 2X?<_Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>IIq_6Z# return op l(t)
OL
0YjU@ return op l(t1, t2)
fF)Q;~_VA return l(t) op
bKpy?5&> return l(t1, t2) op
+b-ON@9]J` return l(t)[r(t)]
AfA"QCyO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1@v< Z
i6s0Uck 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:
{T-\BTh&Q 单目: return f(l(t), r(t));
-US:a8` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zz*PAYl. 双目: return f(l(t));
[8Pt$5]^ return f(l(t1, t2));
:dt[ # 下面就是f的实现,以operator/为例
_<c"/B ARu_S
B struct meta_divide
s-IE}I?; {
B!/kC)bF: template < typename T1, typename T2 >
=R=V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yq-~5ui {
#tR:W?! return t1 / t2;
8QTry% }
~3 :VM_ } ;
D
5r H6*J i%9vZ 这个工作可以让宏来做:
m ~&
<'4Wne.z! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D;!sH?J@+ template < typename T1, typename T2 > \
K(?V]Mxl6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Q("m*eMRt 以后可以直接用
uU 7 <8G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
WPRk>j 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
;JkIZ8! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
*/e$S[5 "0!h-bQN ATkd# k%S 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
nG'Yo8I^5 B!Wp=9)G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X)!XR/? class unary_op : public Rettype
r^
Dm|^f# {
CC=I|/mBM Left l;
>\1twd{u] public :
E,m|E]WP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-4x! #|] &`qYe)1Eo template < typename T >
TAUl{??, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4+hNP'e {
g!~SHW)l return FuncType::execute(l(t));
-
jZAvb }
L~5f*LE$1 MQP9^+f)O? template < typename T1, typename T2 >
/
<(|4e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,?yjsJd. {
*B3f ry return FuncType::execute(l(t1, t2));
X}Q4;='C- }
US)i"l7:H* } ;
us.[wp'Sh C[,h! @S3 L%lOH 同样还可以申明一个binary_op
) 'xyK *R+M#l9D` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
={xRNNUj_ class binary_op : public Rettype
(/uN+ {
H}r]j\ Left l;
h>bjG Right r;
2;sTSGDG public :
%/3+:}@G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>c0leT d9JAt-6z2 template < typename T >
YA,.C4=s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jP<6J( {
8d*S9p,/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
r#WqXh_uk }
l0G{{R0Y qK$O /g, template < typename T1, typename T2 >
P.>fkO1\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8(n>99VVK {
'ij+MU1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,IhQ %)l }
cy@oAoBq } ;
)$p36dWl 3_@IE2dA >q;|
dn9 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
uB+#<F/c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
GOxP{d? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OD}Uc+;K 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
2`Bb9&ut> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q.$/I+&j 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。。。
P>q~ocq< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
U>kaQ54/ 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)
(A2ga):Pk 下面是修改过的unary_op
jk`U7G* IsT}T}p,t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Uhvy2}w class unary_op
YN)qMI_`A {
>0SG]er@ Left l;
|34k;l]E F
lVG, Z public :
M5*Ln-qt(a lFuW8G,-f@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k@fxs]Y_L )r"R template < typename T >
Z<|x6% struct result_1
B[mZQ&Gz`a {
<,O|fY% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+9LzDH } ;
j(I(0Yyh %J6>Vc!ix= template < typename T1, typename T2 >
EiD41N struct result_2
0<uL0FOT {
KYkS^v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rk%pA-P2 } ;
%l%ad-V ih("`//nP template < typename T1, typename T2 >
?ZTA3mV?+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i=^6nwD& {
_l)3pm6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L|{v kkBo }
i*l=xW;bM R{H8@JLD template < typename T >
"uZ^zV`" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<>5n;- {
k_1;YOBF return OpClass::execute(lt(t));
BV<_1WT} }
Foj|1zJS_ maSVq G } ;
UH&1QV kb$Yc)+R4 <bJ|WS| 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
"WY5Pzsi: 好啦,现在才真正完美了。
V9KRA 1 现在在picker里面就可以这么添加了:
`<@ "WSn e2%mD.I template < typename Right >
I7h v'3u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b$Ei>%'/"; {
@@3NSKA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$2]>{g }
t0<RtIh9e 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>t9DI &n?RKcH}d Cw!tB1D "KCG']DF I=Y_EjZD 十. bind
7<:o4\q?m 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|U'` Sc 先来分析一下一段例子
U
|eh AH#a+<;a v!DU ewz int foo( int x, int y) { return x - y;}
y]! #$C / bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Lf.Ia*R: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{qSMJja !t 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。
s{c|J#s 我们来写个简单的。
%IIFLlD 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f\hQ>MLzt 对于函数对象类的版本:
//3fgoly `"V}Wq ?I template < typename Func >
-j Nnx* struct functor_trait
1uyd+*/(xP {
_b)Ie`a.H typedef typename Func::result_type result_type;
hBz>E 4mEv } ;
.i;?8? 对于无参数函数的版本:
Dg Rn^gL{Q wKpD++k template < typename Ret >
Ke[`zui@? struct functor_trait < Ret ( * )() >
h0x'QiCc {
Jz0AYiCq typedef Ret result_type;
:v45Ls4J } ;
$WRRCB/A6 对于单参数函数的版本:
%b h:c5 <Pf4[q&wM template < typename Ret, typename V1 >
L*rCUv ` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D\-DsT.H {
.f[z_%ar typedef Ret result_type;
Gf!c } ;
?hrz@k| 对于双参数函数的版本:
}YiFiGf, _9=cxwi<w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!u:;Ew struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'19? {
5|}u25J typedef Ret result_type;
F *U.cJ% } ;
44k8IYC*o 等等。。。
z t 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
jW^]N$> A*|\E:fo template < typename Func >
|rgPHRX^Hn struct func_return
#<V5sgqS {
M4
})) template < typename T >
~XXNzz]? struct result_1
8F$]@0v`% {
BNO+-ob- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q&:%/?)x } ;
k5}Qx'/l LF{8hC[ template < typename T1, typename T2 >
"2tKh!?Q struct result_2
Hkf]=kPy* {
y34 <B)Wy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_Wp.s]D [ } ;
}:s.m8LC5n } ;
tp"eXA0n <|E*aR|M s I 0:<6W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#g2&x sU fCX8s(|F template < typename Func, typename aPicker >
"d0D8B7HI@ class binder_1
B oiS {
I,Jb_)H&t Func fn;
wq8&2(|Fc aPicker pk;
>I;.q|T public :
}P\6}cK ZP0D)@8 template < typename T >
l&Y'5k_R struct result_1
.E7"Lfs- {
L)9Z Op5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<<Z, 1{3F } ;
Vkf{dHjW :N_DJ51 template < typename T1, typename T2 >
R$QhuxT| struct result_2
AW!A+?F6 {
?jvuTS 2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6y^GMlsI } ;
R`Hy0;X >4+KEK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^HE@ [b Jy('tfAHp template < typename T >
=u.23#. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l<7SB5 {
Zdfh*MHMg return fn(pk(t));
);n/G }
&zP>pQr`# template < typename T1, typename T2 >
Tv
5J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i;29*" {
M[Nv> return fn(pk(t1, t2));
&$l#0?Kc^ }
>
+00[T } ;
$>+g) N\rL ~4/ =([4pG 一目了然不是么?
T{yJL< 最后实现bind
:l?mNm5 8yH)9#>
#5{BxX&\ template < typename Func, typename aPicker >
lXzm) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V\l@_%D[(v {
- leYR`P return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
sNP
; }
Z aS29} KCH`=lX 2个以上参数的bind可以同理实现。
f/iMI)J 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
JZ&_1~Z= aeAx0yE[p 十一. phoenix
cL~YQJYp Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^6LnB#C& !_B*Po for_each(v.begin(), v.end(),
-*Th=B- (
9QL%q;
# do_
Zs ,6}m\ [
WJ[>p
ELT, cout << _1 << " , "
Bvh{|tP4 ]
1i'y0]f .while_( -- _1),
1uB$@a\ cout << var( " \n " )
k,f/9e+# )
kQQDaZ8 );
uU^iY$w Xil;`8h 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Wcm8,?* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g-]~+7LL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>mG64N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;K%/sIIke Q;A\M 5O
Y5b8 template < typename Cond, typename Actor >
ts=:r class do_while
49c-`[d
L {
='m%Iq7X Cond cd;
z0 #2?o Actor act;
8F@Sy,D public :
m7u`r(& template < typename T >
0z4M/WrNt struct result_1
ItZYOt|Hn {
=;b3i1'U typedef int result_type;
3JkdP h } ;
c"pOi& Mw)6,O` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9cU9'r# h x{tlC}t template < typename T >
dM P'Vnfj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GG +T- {
n${k^e-= do
r\Yh'cRW{ {
KLE)+| act(t);
\iP@|ay9 }
c %Cbq0+2 while (cd(t));
HEIg_6sb return 0 ;
Xtz:^tg }
~id:Rh>o } ;
g.vE%zKL %'Q2c'r uoeZb=< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n|XheG7: 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。
(/,l0 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。
xIC@$GP 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
h:r?:C>n 下面就是产生这个functor的类:
DuZ Zu %Ta"H3ZW x\f~Gtt7Y template < typename Actor >
Gn_DIFa class do_while_actor
(V]3w {
P)J-'2{ Actor act;
't0M+_J public :
fwV2b<[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_vDmiIn6K 1EEcNtpub] template < typename Cond >
NRx I?v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-)VjjKz]8 } ;
Lhe& {uoF5|O6K s.Ai_D 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6$'*MpYF4 最后,是那个do_
5)eM0,: v$Hz)J.01 <r$h =hM class do_while_invoker
g= Vu'p 3u {
$Th)z}A}EA public :
$T^q>v2u template < typename Actor >
&ah%^Z4um do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oW6Hufu+o {
t"q'"FX return do_while_actor < Actor > (act);
vc&+qI+I3 }
?_Z-}f } do_;
RLB"}&SF] dIlpo0; F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
||awNSt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/#H P;>!n 最后来说说怎么处理break和continue
=\5WYC 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。
G[yzi 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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