一. 什么是Lambda
D=]P9XDvb. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AU2Nmf?]% 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,
0\A[a4crj ,)8Hl[y ``D-pnKK tzPe*|m< class filler
Hqv(X=6E0 {
]F!,Jx public :
}=5(*Vg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J{I?t~u } ;
wDzS<mm E2cmT$6 I.x>mN-0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
%/p5C 1+zax*gO- wvY$s; T8 k o P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&[xJfL VPzdT*g] Zs)9OJu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+q!6zGs. B{<6&bQ 14O/R3+ Rlu;l 二. 战前分析
lC{m;V2 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。
Wit1WI;18 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
Pc-HQU C_o.d~xm HH+XEM P/g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{Gy_QRsp, /* --------------------------------------------- */
EhoR. vector < int *> vp( 10 );
+ `xp+Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
DzMk eX /* --------------------------------------------- */
Zf! 7pM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
H>?@nYP /* --------------------------------------------- */
5sRNqTIr int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?/D#ql7 /* --------------------------------------------- */
,KWeW^z'7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[;}c@ /* --------------------------------------------- */
?Eed#pb_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_GS2&|7` H.e@w3+h 1k`!w}
E2l. 看了之后,我们可以思考一些问题:
Fwtwf{9I 1._1, _2是什么?
1Y_fX 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。
hsh
W5j 2._1 = 1是在做什么?
7e4\BzCC
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。
OpfFF;"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。
YN^8s j"]%6RwM] V=U %P[S 三. 动工
0Pe.G0 # 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H}X"yLog* HD|5:f AqA :Wln$L$ pc #^{- template < typename T >
d)@MMF class assignment
i*3_ivc) {
TD@'0MaQ# T value;
dbR4%;< public :
6BMn7m? assignment( const T & v) : value(v) {}
am=56J$ig template < typename T2 >
"D+QT+sD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tSjK=1"} } ;
F+X3CB,f QJ
QQ- a^N/N5-Z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[Z 1Eje X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t{ 'QMX a v/=x ie)Qsw@ 1FuChd class holder
hd900LA} {
p"ZPv~("V public :
d7@ N~<n template < typename T >
PO#FtG assignment < T > operator = ( const T & t) const
FU<rE&X2: {
}k%>%xQ. return assignment < T > (t);
5<61NnZ }
_=rXaTp } ;
d 1z Ofn:<d L^22,B
0 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:
p47~vgJN U6{ RHS[ static holder _1;
HwOw.K< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d(&vIjy T]+*}C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6;VlX,,j 而不用手动写一个函数对象。
f!87JE=< 4h|D[Cb] R,(^fM !R-UL#w9W' 四. 问题分析
<1ai0] 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。
HtMlSgx,8> 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。
oY{*X6:6< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
o)NWsUXf 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{KR/TQ?A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z-WWp#b q,2
@X~T
五. 问题1:一致性
P9c1NX\- 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?|
iGR( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bf3)^ 49} 4>(?R[:p) struct holder
#df Aqg' {
371E S4 //
g?`w)O7v template < typename T >
!0cfz5t T & operator ()( const T & r) const
Kl^Yq {
s4w<X}O_ return (T & )r;
Q_ $AGF }
hcej?W8j } ;
i;)88
3o/f#y 这样的话assignment也必须相应改动:
\HR QSfGt y`'Ly@s template < typename Left, typename Right >
]TGJ|X class assignment
:D&QGw(n {
^ K/B[8 Left l;
`W"-jz5#= Right r;
$
\jly public :
WS;3a}u assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8z@A/$T template < typename T2 >
,2u]rLxx; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y:1?~R } ;
qoOHWh& VGTo$RH 同时,holder的operator=也需要改动:
b\}`L" "|f ; template < typename T >
e7<~[>g) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
A=BpB}b {
T%Z `:mf return assignment < holder, T > ( * this , t);
18a6i^7 }
-O2QzzE& yp8 .\. 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。
cLamqZf3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MECR0S9 7 0KZXgBy_ return l(rhs) = r;
rsrv1A=t? 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。
.3$iOMCH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
XxV]U{i! P||u{]vU template < typename Tp >
brZ3T`p+.P class constant_t
wp$SO^?- {
e;Q~P]x const Tp t;
w:pc5N>we0 public :
NJn~XCq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
gJ2R(YMF template < typename T >
N$p O] p const Tp & operator ()( const T & r) const
9n$$D; {
I4u'b?*
je return t;
i;yz%Ug }
-^C;WFh8) } ;
#[J..i/h AX[/S8|6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
G>cTqD6gT 下面就可以修改holder的operator=了
}Dk_gom_
L{aT"Of{X template < typename T >
}eBy
p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3&_(D)+ {
g=a-zg9LX return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
""TRLs!:M }
h%#@Xd>. v)BUt,A 同时也要修改assignment的operator()
I9B B<~4o Bojm lVg template < typename T2 >
\\)3:1X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'M YqCfIK 现在代码看起来就很一致了。
_Tev503 }K0.*+M 六. 问题2:链式操作
"x&H*" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
M=@U]1n*c 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。
==Ju2D?% 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。
f'*HP%+Y 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。
>[ywrB ?T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
PLwa!j ?DM-C5$ template < typename T >
fFMG9]* struct result_1
<[b\V+M {
:x= ZvAvo typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dA)7d77 } ;
n0nkv[ 9NKZE?5P|D 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:
HH8a"Hq) _/7[=e}y template < typename T >
tlG&PVvr struct ref
;v#~o* {
k:R9wo typedef T & reference;
LKztGfy } ;
Q-BciBh$ template < typename T >
foaNB=, struct ref < T &>
P6;L\9=H< {
t:$p8qR typedef T & reference;
BB=%tz`B } ;
@^/JNtbH! zI(b#eUF
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tHD
mX kVZ>Dc2M template < typename T >
uflp4_D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2=u5N[* {
4d[:{/+Q return l(t) = r(t);
h?fv:^vSi }
i5V ly'Q 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。
Pqx=j_st 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8%I4jL< 7S),:Uy[\ 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
RVX-3FvP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;w[|IRa _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:@ 19,.L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
B3e{'14 最后的布局是:
%q(n'^#Z.y Add
LR'F/.Dx / \
5=5~GX-kr Divide 5
MhHygZT[} / \
wIL5-k, _1 3
^BSMlKyB 似乎一切都解决了?不。
wQ@@|Cj4L 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~ /9` 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。
W/xb[w9v 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:
,]1K^UeZ !dStl:B template < typename Right >
3x.|g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V 1;n5YL Right & rt) const
a{,EX[~b {
$nBzYRc"3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M*{E K }
1/JgirVA 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-.i1l/FzP 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。
^~8l|d_ 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。
#Z(8 vA^@ 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。
8iR%?5 >K 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。
w~X1Il7A 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?
sf@g $ 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:
-E?h^J&U !~"q$T>@ template < class Action >
UvxJ _ class picker : public Action
I4gyGg$H {
YjoN:z`b public :
Of SYOL7o picker( const Action & act) : Action(act) {}
HmAA?J} // all the operator overloaded
3QZw } ;
\P+lb-~\" ZSU;>&>%v 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。
qbFzA
i 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:
_h M3p +Q8Bin template < typename Right >
%v4/.4sR,; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)9l5gZX'I {
+^{yJp.H# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6ZR'1_i6i= }
+wgNuj0=* gBf%9F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@ $4(!80- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
^t?P32GJ Ik(TII_ template < typename T > struct picker_maker
X+
h|sy {
jx+%X\zokA typedef picker < constant_t < T > > result;
b-;+&Rb } ;
xW#r)aN]p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2_R'Kl![ {
zl=RK typedef picker < T > result;
[x'xbQLGd } ;
vB#&XK.aW Ud\Jc:DG 下面总的结构就有了:
WpWnwQY`# functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
w f,7 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
eICk}gfun picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
NUX0=(k 至此链式操作完美实现。
#xNLr ZS4lb=)G { P&l` 七. 问题3
LTm2B_+ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
`/Zi=.rr uy9k^4Cqa template < typename T1, typename T2 >
Yvcd(2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]o6Or,ml {
XA-DJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;SEH|_/ }
(sq4 ??CtmH 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
H"N
o{|^< 0~<d<a -@ template < typename T1, typename T2 >
w q% 4'( struct result_2
>u4%s7v {
CVyqr_n65/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+>@<'YI< } ;
EX~ U(JB6 q1;}~}W;z4 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
I?.$ 这个差事就留给了holder自己。
7xb z)FI wyMj^+ 2m .Qn54tS0q template < int Order >
O\,n;oj class holder;
[u[F6Wst template <>
hCQzD2 class holder < 1 >
KLGhsx35 {
~B'K_# public :
mA|!IhM template < typename T >
`i<;5s!rX struct result_1
j{C+`~O {
?H#]+SpOcv typedef T & result;
4/e-E^ } ;
HW;,XzP= template < typename T1, typename T2 >
;X[mfg\ struct result_2
/8VM.fr$ {
]!E|5=q typedef T1 & result;
^z-e" } ;
hw:zak#j, template < typename T >
559znM= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-n?}L#4%8 {
hu%UEB return (T & )r;
n4h@{Xg }
}xJ9EE*G/ template < typename T1, typename T2 >
Uvgv<OR`_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5P9hm[ {
c{Nk"gEfRA return (T1 & )r1;
O['gp~P" }
.cdm@_Ls } ;
0zCe|s.S& "2o,XF template <>
"gADHt=MIR class holder < 2 >
[ Lt1OdGl {
#/Y t4n public :
zRbooo{N template < typename T >
!j#Z48=& struct result_1
UQgOtqL3 {
WBFG_]) typedef T & result;
(D]l/akP } ;
Q/o!&& template < typename T1, typename T2 >
Z"<aS&GH struct result_2
In#V1[io {
W'hE, typedef T2 & result;
zM%ILv4 } ;
Wky=]C% template < typename T >
=W"BfG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v|C)Q %v {
*
xdS< return (T & )r;
3<LG~HWST }
Nc:, [8{l template < typename T1, typename T2 >
/-Y*V*E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W2G`K+p {
al$G OMi return (T2 & )r2;
.9_]8T }
QijEb } ;
$m] ~d6 n*(Vf'k D$
zKkPYI 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> >。
qRT1W re
3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`d2}>
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)eop:!m }\k"azQ` return l(i, j) = r(i, j);
-Qgu6Ty 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
] S<y,d- &2C6q04b return ( int & )i;
~gQ$etPd return ( int & )j;
.<}(J#vC 最后执行i = j;
z1XFc*5 可见,参数被正确的选择了。
kFZw"5hb :uy8$g*;TE 4SIi<cS0 R}IMX9M= Wly-z$\ 八. 中期总结
mO;X>~K 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
t<mT=(zt* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
x a#0y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^=D=fX"8% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L\|p8jJ 7K>FCT &;S.1tg AD^9?Z
`VX]vumG >MZWm6M8 九. 简化
ac%%*HN, 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
o<ak&LX`9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e0Cr> I5/e 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
%
\p:S)R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]CsF} wr'z +-*/&|^等
F#>?i} 2. 返回引用。
ig:,: KN =,各种复合赋值等
A ^@:Ps 3. 返回固定类型。
nQ2V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k_?xiOSh 4. 原样返回。
xtMN<4#E operator,
_Bm/v^( 5. 返回解引用的类型。
L"6qS3 [= operator*(单目)
NPy{ =#k4 6. 返回地址。
y33+^ operator&(单目)
RO?5WJpPj 7. 下表访问返回类型。
ZnSDq_Uk operator[]
VZBT'N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H'|b$rP0@ operator<<和operator>>
+U_> Bo 5m{!Rrb 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。
?JO x9;` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:%cL(',Q ~`)`Ip template < typename Left >
( P|Ph struct value_return
9,wd,,ta {
yo]!Zn template < typename T >
%>Z;/j|#r struct result_1
qXPjxTg{[ {
o5?f]Uq5 , typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b)RU+9x & } ;
,{P*ZK3u U/'"w
v1y template < typename T1, typename T2 >
l6Wa~ E struct result_2
LN}eD\ {
Nr)v!z~y
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
][3H6T!ckL } ;
pwAawm } ;
!i=LQUi. 8?#4<4Ql8 Kcv7C{-/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V)#se"GV lj0"2@z3"E 下面我们来剥离functor中的operator()
VL=. JwK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;1PnbU b _V\rs{
5 return l(t) op r(t)
1H sfCky{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?RL[#d+y return op l(t)
):HjpJvF return op l(t1, t2)
4TcKs}z return l(t) op
&1)4B return l(t1, t2) op
1Q1NircJ return l(t)[r(t)]
,>% 2`Z) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A*#.7Np!" 1sp>UBG 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:
j}R!'m(P' 单目: return f(l(t), r(t));
<y#-I%ed return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&5>R>rnB 双目: return f(l(t));
*ub]M3O return f(l(t1, t2));
88(h`RGMh 下面就是f的实现,以operator/为例
h?E[28QB G q%q x4 struct meta_divide
3\_ae2GW {
T(t@[U2^ template < typename T1, typename T2 >
:{@&5KQ8) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pleLdGq {
xL8r'gV@ return t1 / t2;
6UK{0\0 }
mYLqT$t.+ } ;
`B6~KZ l_tr,3_w 这个工作可以让宏来做:
\HX'^t` W"
>[sn| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^Xv_y+ template < typename T1, typename T2 > \
faQ}J%a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
qgREkb0 以后可以直接用
XFpII45 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)yvI { 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
c'M#va (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。。。)
#x-@ >{1k&
1@Abs +vOlA#t%Z 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
w#]> Nf k"_i7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:lj1[q:Y> class unary_op : public Rettype
Y_m/? [: {
A&EVzmj-+X Left l;
Cm@e^l! public :
DM
{r<?V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X"_,#3Ko! gc``z9@Xg template < typename T >
}uWIF|h~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2ghTAsUx9 {
$n_'#m2LE return FuncType::execute(l(t));
O.61-rp }
$HVus=D" ~uqpF-. template < typename T1, typename T2 >
WAr;g?Q8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t^eWFX {
"|P8L|
@* return FuncType::execute(l(t1, t2));
Hy4c{Ij }
kA3nhBH } ;
6*yt^[W Qtj.@CGB eeKErpj8A 同样还可以申明一个binary_op
zN}1Qh A+3, y<j\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j{k]8sI,H] class binary_op : public Rettype
{OFbU {
cp D=9k!*K Left l;
0($@9k4!/ Right r;
\@G
7Kk*l public :
X!=E1TL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]2O52r dkTewT6' template < typename T >
M"cB6{st[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JjBG9Rp{ {
<dzfD; return FuncType::execute(l(t), r(t));
<}e2\x }
/S4$qr cM j1/.3\ template < typename T1, typename T2 >
u,h ,;'J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VI83 3 {
PL+r*M%ll return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9A|deETa- }
vo48\w7[ } ;
h#_KO-#.[ `re9-HM *Uq1q 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
0
#*M'C# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m417=wf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b.=bgRV2{x 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Fh2$,$
2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ahezDDR-.i 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。。。
21(8/F ~{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hC1CISm.U 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)
zJ-_{GiM*L 下面是修改过的unary_op
}M3f ?Jv .MNi)+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
S"t6 *fWr class unary_op
ryhme\%l;f {
n*%o!= Left l;
rHS;wT =E{e|(1+u public :
6yDc4AX
pwj ? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w5j6RQml *g0} pD;r template < typename T >
%V40I{1 struct result_1
g&z)y {
Z0o+&3a6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7Jm&z/ } ;
<i~O0f] OnD!*jy template < typename T1, typename T2 >
(_:k s struct result_2
h8R3N?S3# {
R$[nYw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XwI~ 0 } ;
~ ^)D#Lo xZmO^F5KHj template < typename T1, typename T2 >
G)ppkH`qj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r'!HWR {
E
cS+/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q?R)9E$h }
X5s.F%Np! &ZkY9XO template < typename T >
JCL+uEX4S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yd}Jz {
Y}db<Cz
X return OpClass::execute(lt(t));
5|T[:m }
RQaB_bg7 pKSn
3-A } ;
to}g4 Dt1v`T~=? nC-=CMWWr 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
k,)xv? 好啦,现在才真正完美了。
i=m5M]Ef 现在在picker里面就可以这么添加了:
,r$k79TI M%*D}s-QE template < typename Right >
HR.^
y$IE picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X@ zw;Se {
Z*AT &7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GM1z@i\5 }
}}R?pU_ 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。
Iq76JJuCb +XaRwcLC. ySfot`LQ &m=GkK dA)JR"r2 十. bind
o'oA.'ul 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。
(8Q0?SZN 先来分析一下一段例子
)K=%s%3h< h8nJt>h *wH.]$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
I:~KF/q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
we4k VAn bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
e(e_p# 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。
x.5!F2$ 我们来写个简单的。
LB(I^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\&{a/e2:S 对于函数对象类的版本:
M2pe*z >9WJa 5{ template < typename Func >
aw%iO|M_ struct functor_trait
UR3qzPm!0e {
_T96.~Q typedef typename Func::result_type result_type;
1Q5:Vo^B# } ;
d4#CZv[g/ 对于无参数函数的版本:
:\!D 6\o6 `l#|][B)g$ template < typename Ret >
e;|:W A struct functor_trait < Ret ( * )() >
A"SF^p {
J?oI%r7^ typedef Ret result_type;
w5C$39e\G } ;
m;_gNh8 Ee 对于单参数函数的版本:
\
oY/hT _ ~wtK(U template < typename Ret, typename V1 >
cEdf&*_-'I struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
wZ(H[be {
(G>S`B typedef Ret result_type;
m1 tYDZ"i } ;
-qbx:Kk( 对于双参数函数的版本:
[NxC7p:Lo Oc6_x46S4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D]?eRO9' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
f3>L/9[[<P {
+jEtu[ ; typedef Ret result_type;
9}[UZN6 } ;
Q.U
wtH 等等。。。
'3p7ee& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c\Z.V*o vvTQ!Aa template < typename Func >
3}7`?$5 struct func_return
[%0{7pz} {
8gHOs#\ template < typename T >
@#j?Z7E| struct result_1
xg;o<y KF {
mTj?W$+r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'^{:HR#i } ;
Ah?,9r=U cIS?EW]S%X template < typename T1, typename T2 >
8|"26UwD/ struct result_2
{vhP'!a6W {
anzt;V.;Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rjo1 } ;
N^TE
;BM } ;
@Y&UP '!DS3zEeLS tP.jJC~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H{BP7!t[V ]aMeMhe- template < typename Func, typename aPicker >
Hrg~<-.La class binder_1
S;8gX1Uf {
W]CsKN,K Func fn;
~Z>!SMXp< aPicker pk;
6Mj(B*c public :
Z1y=L$t8 .N>Th/K8 template < typename T >
vTl7x struct result_1
W^k|*Y| {
*}P=7TuS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%K[u } ;
W7` fI*lc \3WQ<t)W template < typename T1, typename T2 >
k9_c<TSzu struct result_2
~-tKMc).X {
lDX\"Fq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_/5#A+ ? } ;
SjL&\), ?/1Eu47 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K(3_1*e )j+G4 template < typename T >
t)l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'JRYf;9c {
>X_5o^s2s return fn(pk(t));
=#>F' A }
}{S+C[:_ template < typename T1, typename T2 >
h0aK}`/a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)?MUUI : {
0a}a return fn(pk(t1, t2));
@~CXnc0 }
V^%P}RFMc } ;
J|aU}Z8m l3:2f-H +pY--5t 一目了然不是么?
tyU'[LF? 最后实现bind
?p'DgL{ w(oi6kg })yB2Q0 template < typename Func, typename aPicker >
gLK _b;: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gZ>)
S@ {
Pk{%2\%&2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?`/DFI'_G }
>e^^YR^ =mYwO=:D 2个以上参数的bind可以同理实现。
Y=ksrs>w 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。
80%L!x| e X{#FgFc 十一. phoenix
eXAJ%^iD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yi;pn Z 7V2xg h!W for_each(v.begin(), v.end(),
ez14f$cJ+ (
mMw--Gc? do_
ECk*
H [
#Dp]S,e cout << _1 << " , "
K"jS,a?s 6 ]
P$zhMnAAN .while_( -- _1),
hf\/2Vl cout << var( " \n " )
LDY3Ya`6m )
hjq@.5 );
*t300`x 0=k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1\Z/}FT 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
E1D0un operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/8wfI_P>M" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uQYenCNXS b8LA|#]i 4x-K0 template < typename Cond, typename Actor >
yVe<+Z\7 class do_while
dK41NLGQ {
/RI"a^&9A Cond cd;
Al+}4{Q+? Actor act;
z#B(1uI public :
d*_rJE}B template < typename T >
^#!\VGnL struct result_1
y&(pt!I {
.Vrl: typedef int result_type;
OCELG~ } ;
<-DQ(0xg 9p, PW A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C@Wd Pjxj bTMgEY template < typename T >
?&-$Zog typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6[,7g&C {
@77+K:9I7 do
$ZkT G {
g?N^9B,$2 act(t);
t=fr`|! }
w!jY(WKU while (cd(t));
PlR$s return 0 ;
e5d STc` }
H 3so&_ } ;
=~TPrO^ ?&=JGk^eJ "?^#+@LV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M<r]a{Yv 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。
Gkm{b[ 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。
W~FU!C?] 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。
*|ef #-|D 下面就是产生这个functor的类:
1&RB=7.h Vqr]Ui ar_@"+tZ template < typename Actor >
jLn|zK class do_while_actor
!JtM`x/yR {
B,] AfH Actor act;
3oV2Ek<d public :
pV O{7I do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Y+h
?HS @F/,~|{iM template < typename Cond >
ZK h4:D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m'-QVZ{(M% } ;
qERJEyU? &W3Hj$> 49ehj1Se 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WmkCV+thA 最后,是那个do_
J:@yG1VIp %2\6.c=c b94+GLU8b class do_while_invoker
c-"vQ>ux+ {
= |E8z
u% public :
\,#;gS" template < typename Actor >
Qq%~e41ec do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0mNL!" {
N' CWSf.e return do_while_actor < Actor > (act);
' e %>Ip }
~x^Ra8A } do_;
9&{z?* Vha,rIi 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)q`.tsR> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w3#0kl 最后来说说怎么处理break和continue
jOd+LXPJ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
u$FL(m4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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