一. 什么是Lambda
!a9/8U_>XF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Np R&`] 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,
IVSd,AR7yY YRJw,xl b`DPf@p^kc x=VLRh%Gvl class filler
R8fB
8 ) {
7cZ(g dQ/ public :
3[iHe+U( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~_"/\;1 } ;
UoKXo*W2 xtRHb''FX Z66q0wR7 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:
P}mn2Hs g2GHsVS c=~FXV! F]^ZdJ2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A \~tr <5l!xzvw R]Pv=fn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M`.v/UQn G^_fbrZjN ;bes#|^F x<[W9Z'~?9 二. 战前分析
0]`%iG| 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。
Y`
tB5P 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
WhN~R[LE_ BFMINq> CqbPUcK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bupDnTF /* --------------------------------------------- */
:LBRyBV vector < int *> vp( 10 );
i?CXDuL transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^`oyf{w@ /* --------------------------------------------- */
.wz.Jr`{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nn6&`$(Q~ /* --------------------------------------------- */
Cw&U*H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0?8{q{ o+ /* --------------------------------------------- */
p>GxSE) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=aE!y5 /* --------------------------------------------- */
j_HwR9^fd, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8K0@*0 /|2 hW`G cSs??i
D"q h;2n2.Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
<GRrw 1._1, _2是什么?
MLn \b0 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Y+UM> 2._1 = 1是在做什么?
SFx|9$hXm 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。
xdd;!HK, 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。
XKepk? E Dg2=;)"L khtYn.eaL 三. 动工
WEFvJ0] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
lq\/E`fc` b)Dzau 7>>6c7e zeG_H}[2& template < typename T >
%(y0,?* class assignment
.3yxg}E>{ {
kA%"-$3 T value;
CP!>V:w%9! public :
c@~j}(A assignment( const T & v) : value(v) {}
*FrlzIAom template < typename T2 >
yUzpl[*e^o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1lLL9l{UVw } ;
0413K_ U k*HRudt Z
7s
(g] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y]gb`z$? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ffqz
:6 .,5N/p"aV a+Z95~*sZ" W_ hckq. class holder
#^~[\8v> {
|T@\-8Ok public :
(:2,Rr1" template < typename T >
`cBV+00YS assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q]d3a+dK {
J}UG{RttI return assignment < T > (t);
,/>hWAx }
WYklS<B[ } ;
b 5X~^L 46cd5SLK _mJnhT3 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:
DHlCus=ic 1hn4YcHb static holder _1;
amY\1quD| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O>j_x W]V kLw07&H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WfDpeXdO 而不用手动写一个函数对象。
J` J^C kt*""&R 8DsXw@o 1IRlFC 四. 问题分析
aOH$}QnS 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#A '|O\RGP 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
U,w J8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
s]z-d!G
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{q-<1|xj/J 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"Wz#<! .r . w_oW mD 五. 问题1:一致性
F qW[L>M' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-0/5! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}t^N|I k[p7)ec struct holder
5 UQbd8 {
r-];@ //
ub0uxvz template < typename T >
gI SP . T & operator ()( const T & r) const
>5Rcj(-&l {
XJG"Zr9 return (T & )r;
RN3-:Zd_X }
XH?}0D( } ;
:7w^2/ZGo VdZmrq;?/ 这样的话assignment也必须相应改动:
vxRy7:G" ^6E+l# template < typename Left, typename Right >
q{?ku!cL class assignment
V{j>09u {
?!:$Z4G Left l;
i]@QxzCSF Right r;
D~i m1h;> public :
H8g1S MT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EGZF@#N template < typename T2 >
5D32d1A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K5fL{2V? } ;
IP 9{vk eKq`t.*Ft 同时,holder的operator=也需要改动:
_ xAL0 ( k9ThWo/#u template < typename T >
K38A;=t9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
T7!"gJ {
EN =oA P return assignment < holder, T > ( * this , t);
0=2D90 }
v ;q<h 8Q%rBl. 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。
J4-64t nZ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;;9W/m~] xsPE UK&g return l(rhs) = r;
oP$l( k 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。
LyRU2A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$cxulcay= eco i4f template < typename Tp >
pa6.Tp> class constant_t
j}2,|9ne {
=X0"!y" const Tp t;
}CiB+ public :
me+F0:L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y3]7^+k template < typename T >
)L*6xTa~ const Tp & operator ()( const T & r) const
{PXN$p:' {
GtC bzNY return t;
QeK@++EVc }
1q])"l"< } ;
<F=U(WWn9 3=reN6Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
thYG1Cs 下面就可以修改holder的operator=了
E0miX)AG -gWqq7O template < typename T >
| Vtd!9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m@r+M"!R {
]pZxbs&Vb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^=H. .pr }
SxHj3,`#C [/s^(2% 同时也要修改assignment的operator()
CMm:Vea kIb)I(n template < typename T2 >
8Rgvb3u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(o!v,=# 6{ 现在代码看起来就很一致了。
],lrT0_cT t(O{IUYM 六. 问题2:链式操作
`kn 'RZR 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oJcDs-! 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。
.o(XnY)cgJ 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。
C6=P(%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。
_Ra$"j 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\,-t]$9 e;y\v/A template < typename T >
yEnurq%J struct result_1
lzQmD/i* {
. C g2Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1keH 1[ } ;
FCC9Ht8U? }/ p>DMN 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:
\"]vSx> QBg~b{h template < typename T >
nhfHY-l}7 struct ref
ZeUA e {
y~.k-b<{[ typedef T & reference;
6;02_C]\o } ;
$*035f template < typename T >
bZ-"R 6a$ struct ref < T &>
#}/YnVk {
?R7>xrp5 typedef T & reference;
xQ[~ c1 } ;
ZfPWH'P U>b mCK2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Sn I-dXNF i@=0fHiZQ template < typename T >
i`]-rM%J# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y;)j {
wUGSM"~
| return l(t) = r(t);
%S G**7 }
r#ISIgJXG 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。
p;[">[" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xWw Qm'I2} Hm>M}MF3 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
Z/#&c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v99gI%TA' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P}] xz Vy +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Uxla,CCp- 最后的布局是:
~
.} Add
PSOW}Y|q / \
SLzxF uV Divide 5
8JOfx / \
'y(;:Kc _1 3
ea"!:cL(g 似乎一切都解决了?不。
o"^+ i#H! 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。
b51{sL 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。
V Ae@P 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:
G~SgI>Q [^rT: %Z template < typename Right >
%\5wHT+) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3#{{+5G Right & rt) const
83 O+`f {
{u3eel return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lzJ[ `i. }
"pP5;*^f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V-#OiMWa~ 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。
_|VWf 8?\ 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。
*Y4h26 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^}w,r*= 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。
o5!"dxR 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_ zGs6 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:
{`2R<O X6+2~'*t template < class Action >
I%.96V class picker : public Action
~hubh!d= {
8Iz-YG~%3 public :
fs8nYgv|Q picker( const Action & act) : Action(act) {}
KC+C?]~M // all the operator overloaded
h5+qP"n!?q } ;
K"p$ga{ 9}~WwmC|x Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
@x9DV{j)V 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}(x| >d.o1< template < typename Right >
``%uq)G=D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
tCT-cs {
-P|EV|8= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oV4+w_rrLc }
S >E|A% Y)?dq( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I6bekOvP 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
G8c 8`~t Irk@#,{< template < typename T > struct picker_maker
HPc7Vo( {
deD%E-Ja typedef picker < constant_t < T > > result;
r"yA=d'c } ;
xM ]IU
< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4vri=P 2% {
.C]V==z`[4 typedef picker < T > result;
^P5+ _P } ;
jy=dB-& ]<9=%m 下面总的结构就有了:
\/ rK0|2A functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Gp=X1 F picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
B;SN}I picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;B%NFvG 至此链式操作完美实现。
h,|49~^@" s%tPGjMq 8"!Z^_y) 七. 问题3
l2v4SvbX 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
mL\j^q,Y adHZX template < typename T1, typename T2 >
<+MNv#1:w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{@T8i^EI {
=@#[@Ia return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%O5
k+~9 }
./_o+~\e' Kjbz\~ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]X:{y&g( 4::>Ca^{ template < typename T1, typename T2 >
@Y/PvS8! struct result_2
]LF Y2w< {
Z]$RO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[emUyF } ;
j, SOL9yg EJ$- 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?
`v*UY 这个差事就留给了holder自己。
yNY *Fl! K6#9HF'2I 7X3<8:% template < int Order >
N3P!<J/tc class holder;
[4)q6N5`f template <>
x+j5vzhG) class holder < 1 >
W"9?D {
!V~`e9[rl public :
al/3$0#U template < typename T >
{}Y QB'} struct result_1
SHw%u~[hu {
cswX?MN
typedef T & result;
FhJ8}at+e } ;
I(6k.PQ template < typename T1, typename T2 >
!FhK<# struct result_2
Cm:&n|
{
R|PFGhi6"A typedef T1 & result;
p5<2t SD } ;
|yE_M-Nc template < typename T >
F...>%N$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(mq 7{;7y {
zz ^2/l return (T & )r;
Pb0+z=L }
*ey<R
template < typename T1, typename T2 >
>n,RBl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5#~ARk*?a {
SB#YV
return (T1 & )r1;
wAHW@q9CK }
.r9-^01mG } ;
JTcK\t8 Xg*IOhF6x template <>
\tc`Aj%K class holder < 2 >
&FrW(>2 {
;IhkGPpWP public :
Fs q=u-= : template < typename T >
QJFx/zU struct result_1
6&(gp(F {
V1R=` typedef T & result;
.e2qa } ;
Hu$]V*rAG template < typename T1, typename T2 >
o'.6gZ gk struct result_2
*&X. {
#4h_(Y typedef T2 & result;
:[gM 5G } ;
HR'r~ #j template < typename T >
!ndc
<], typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@";z?xj {
c nAwoTt4 return (T & )r;
'U<-w$!f+^ }
{;4AdZk template < typename T1, typename T2 >
O@U[S.IK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9wLV\>i[k {
~__]E53F return (T2 & )r2;
y6KI.LWR9 }
"rz|sbj } ;
y}jX/Ln Va"_.8n|+ zn5 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> >。
^6v ob 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
O`e0r%SJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)i&9)_ro B 95}_q return l(i, j) = r(i, j);
9WQC\/w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E?|"?R,,, 5#JGNxO return ( int & )i;
)I<p<HQD return ( int & )j;
J&~nD(&TY 最后执行i = j;
eWO^n>Y 可见,参数被正确的选择了。
[T', ZLR| ocwRU0+j kvh}{@|- ^.Y"<oZSS >LxYP7M 八. 中期总结
}S6Sz&) 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:
2Mx9Kd'a
r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Z(AI]wk3< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
11}fPWK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.?b2Bd!MC .fxI) ~o`I[-g) -ecP@, 6L~@jg~0A[ _+K[1P 九. 简化
*a Y`[,4#$ 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。
*&)<'6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-X(%K6{ 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:
]X+3" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
fc lmxTy +-*/&|^等
x#"|Z&Dw0 2. 返回引用。
07-S%L7Z =,各种复合赋值等
Uh}n'Xd#{} 3. 返回固定类型。
P8.tl"q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iZ+\vO?| 4. 原样返回。
"|pNS) operator,
yEt :g0Z\ 5. 返回解引用的类型。
,-Fhb~u operator*(单目)
i> Ssp 6. 返回地址。
G~T]m . operator&(单目)
p~M1}mE 7. 下表访问返回类型。
^GdU$%aa operator[]
}NPF]P; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
We3*WsX\ operator<<和operator>>
Iw~3y{\ Y?hC/6$7 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。
p2|c8n== 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ABEC{3fWpu zcItZP template < typename Left >
W5?F?Dp!v struct value_return
z<rdxn,9 {
pmXx2T#= template < typename T >
HbF.doXK struct result_1
MrjET!`.jC {
9z5K -s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$DW3H1iW } ;
fXMVl\ < %>'2E!% template < typename T1, typename T2 >
$enh>!mU struct result_2
jJl6H~
"q {
KC o<% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y-&r_s_~ } ;
,s0 E]]( } ;
%[ 4/UD=7 |E!()j= Ojp)OeF\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
DR/qe0D ?_ [xpK() 下面我们来剥离functor中的operator()
zLXmjrC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%JDG aG' CFqoD l return l(t) op r(t)
=nOV!!
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:7p0JGd return op l(t)
TCp!4-~, return op l(t1, t2)
a&)0_i:r return l(t) op
Pgg6(O9}B^ return l(t1, t2) op
c"t1E-Nsk return l(t)[r(t)]
K|];fd U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{
yU1db^ @Fqh]1t 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(6z^m?t? 单目: return f(l(t), r(t));
exV6&bdu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wXDF7tJh 双目: return f(l(t));
t$r^'ZN return f(l(t1, t2));
XETY)<g 下面就是f的实现,以operator/为例
8YraW| H <Hhl=6op struct meta_divide
@``kt*+K+ {
+Uq9C-Iu template < typename T1, typename T2 >
g~.,-V} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Y5=~>*e {
!U}A1) return t1 / t2;
OYC4iI }
JU:!lyd } ;
WKX5Dl cO<]%L0 这个工作可以让宏来做:
57IrD*{ \v]} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wRb%-s template < typename T1, typename T2 > \
7CUu:6% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
* 103 以后可以直接用
BHn`e~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>5wA B 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
v83uGEq( (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。。。)
u#%Ig3 |8&AsQd 5. :To2 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
3/:O8H fOJk+?
c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Rp A76ug class unary_op : public Rettype
Nv*x^y] {
>OE.6)'Rm Left l;
[Z,AquCU( public :
r\vB-nJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K7<'4i~k qyUcjc%[ template < typename T >
p*!@z|F>U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YS?P A# {
NmST1pMk return FuncType::execute(l(t));
= Ii@-C }
i2.y)K) 2iI"|k9M template < typename T1, typename T2 >
,Ng3!2&$e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v6oPAqj,r {
riZFcVsB return FuncType::execute(l(t1, t2));
G6JyAC9j }
Q'JE DH\ } ;
?Li^XONz a%tm[Re `NXyzT`:K 同样还可以申明一个binary_op
dpZ7eJ sxgR;gf6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_XXK1H x class binary_op : public Rettype
yr&oJYM {
YC&iH>jO3 Left l;
~D@V@sX Right r;
%%c0UaV public :
kBIF[.v(\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0o At=S fj0+a0h template < typename T >
i0-!! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KwPJ0
]('_ {
Z/q%%(fh 0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
>1pD'UZIy7 }
z:u`W#Rf <Ml,H%F template < typename T1, typename T2 >
T_Z@uZom. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_I~TpH^1K {
Q[J,j+f< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M42Zpb]. }
P:lvZ } ;
kSU5
} KrMIJA4> H4l:L(!D 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
bw%1*;n) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
T 6QnCmB4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>]:R{1h 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。
qqw6p j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/T#<g: 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。。。
x)"=*Jj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6i.'S5. 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)
cD0 下面是修改过的unary_op
MFW?m,It) E>4#j
PK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
d/Py, class unary_op
,EZ&n[%Ko {
%T'?7^\> Left l;
4Xz6JJ1U[H ~lDLdUs public :
+ A0@#:B C| Mh<,~E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{!N4| rA`zuYo template < typename T >
LvWU
%? struct result_1
GZZLX19sq {
|]GEJUWtCd typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'0t j2 } ;
#> CN,eiZ 6\5U%~78 template < typename T1, typename T2 >
> 7;JZuVo struct result_2
w-B\AK?} {
Lj~lfO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|o!<@/iH= } ;
X[@>1tl *uEU9fX template < typename T1, typename T2 >
S
BFhC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y\+^\`Tqu {
^iV@NVP return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z7<^aS }
N->;q^ 2CmeO&(Qf* template < typename T >
<ht>> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Phb<##OB {
uFok'3!g7% return OpClass::execute(lt(t));
2~ 'Q#( }
#m$H'O[WG\ xje{kx# } ;
\&TTe8 E32z(:7M `/ HygC6 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
3_h%g$04s 好啦,现在才真正完美了。
V>['~| 现在在picker里面就可以这么添加了:
_I8-0DnOM *kKGsy template < typename Right >
9txZ6/
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ED?s[K {
sm_:M| [D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U!e4_JBR' }
I[4E? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
xDQ$Ui. 2f:'~ P56 ItRGq 'R'>`?Nh 4U6{E# 十. bind
VqbiZOZ@ 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。
D>|:f-Z6Z 先来分析一下一段例子
AGv;8'` .s!:p pwl PN'8"8`{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
NGze: gPmO bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"q(&<+D@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-"cN9RF 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。
WEsH@
[ 我们来写个简单的。
|hdh4P$+| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:w];N|48s 对于函数对象类的版本:
t%TZu>(1O ^#=L?e template < typename Func >
H!Od.$ZIX struct functor_trait
p0tv@8C> {
bkM$ Qo typedef typename Func::result_type result_type;
mi-\PD>X } ;
JNu - z:J 对于无参数函数的版本:
S1B/ClKWq m_Rgv.gE^ template < typename Ret >
R80R{Ze struct functor_trait < Ret ( * )() >
y&CUT:M6 {
9.@(& typedef Ret result_type;
9:Y:Vx } ;
jqLyX 对于单参数函数的版本:
RhJ<<T.2 D3K`b4YV template < typename Ret, typename V1 >
6
%=BYDF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
JxvwquI {
=3T?U_u@ typedef Ret result_type;
1y@- } ;
H,I}R 对于双参数函数的版本:
:D,YR(]) ew"Fr1UGYZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7&QVw(:)M struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u qyf3bK {
ryT8*}o typedef Ret result_type;
n (|>7 } ;
5{5ABV 等等。。。
x'KsQlI/
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PWmz7*/ 68!]q(!6F template < typename Func >
SH(kUL5 struct func_return
|u+&xX7 {
D#$gdjZ template < typename T >
4w?7AI]Ej struct result_1
UQ8x#(`ak {
L,ra=SV F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=I5XG"", } ;
g\l;> R#`itIYh template < typename T1, typename T2 >
Lg?'1dg struct result_2
~h@tezF {
U<t-LF3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5_`}$"<~ } ;
em]K7B= } ;
K$
&wO. W"*R#:Q f8 jaMn9o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-hzza1DP 4
* OU template < typename Func, typename aPicker >
S3_4i;K\ class binder_1
HDEG/k/~m {
+doT^&2u* Func fn;
\PFx#
:-c aPicker pk;
|W <:rT public :
./
:86@O KRtu@;? template < typename T >
93J)9T struct result_1
}*'ha=`J {
bxN;"{>Xz typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6+5Catsn } ;
V!P3CNK V9VP"kD
template < typename T1, typename T2 >
x.yL'J\) struct result_2
*p3P\ H^5 {
SSXS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
64lEB>VNm } ;
eTc`FXw` v2{O67j}
o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k~R[5W|' [FL I+;gY template < typename T >
J$Epj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TJpv"V {
K5>:WiY return fn(pk(t));
@QG1\W' }
`k&K"jA7$ template < typename T1, typename T2 >
X2[cR;;' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KV_Ga8hs {
@"8QG^q8de return fn(pk(t1, t2));
DKl7|zG4 }
}/spo3,6 } ;
9ojhI=: gcxk'd dmz3O(]$ 一目了然不是么?
f>dkT'4 最后实现bind
,7P^]V1 !P$xh pCc7T-"og template < typename Func, typename aPicker >
QZr<=}
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kDq%Y[6Z {
3(+#^aw return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r%pFq1/'! }
6t:c]G'J 'I]"=O, 2个以上参数的bind可以同理实现。
]5fM?: <l 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ts<dUO
6ZpcT&yL 十一. phoenix
)|R9mW=k9P Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3\r@f_p <y!r~? for_each(v.begin(), v.end(),
UwkX[u (
^4pKsO3ul do_
&|}IBu :T [
L_"(A
#H: cout << _1 << " , "
T''+zk ]
Ts .Zl{B .while_( -- _1),
Ki/5xK=s cout << var( " \n " )
Xp6*Y1Y
)
c)MR+'d\WO );
k!=GNRRZE r)(BT:2m 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
X'7S|J6s 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
jHH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
IB{ZE/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
WV1 Z |HGb.^f? qLi9ym, ] template < typename Cond, typename Actor >
|7zP8 class do_while
_F@p53WE {
"jO3Y/>S Cond cd;
5jV97x)BGx Actor act;
:IVMTdYf public :
o?K|[gNi template < typename T >
nFnF_ struct result_1
`l2< {
otf%kG w typedef int result_type;
ll\^9
4]Q } ;
k(z<Bm AH'4H."o/9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A}bHfn| |4.o$*0Y template < typename T >
gkML .u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
](>7h_2B {
Xm:=jQn do
iWM7,=1+ {
~}-p5 q2 act(t);
uuYH6bw*d }
#r.` V!= while (cd(t));
#oJbrh9J6 return 0 ;
_~ZQ b }
xPMyG); } ;
_:X|R#d * \o$-6<
N~;
khS] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hLbT\J`I 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。
%}MA5 t]o 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。
;%7XU~<a 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。
QHs:=i~VH 下面就是产生这个functor的类:
&1E~ \8U MIlCUk >9<8G]vcH template < typename Actor >
O%K?l}e class do_while_actor
@=NVOJy}c {
e*2&s5 #RT Actor act;
\As oeeF public :
w}W@M,.^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&O6;nJEI 6"Lsui?? template < typename Cond >
~26s7S} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%rDmW?T } ;
'+!S|U,{ O/Mz?$8J lii]4k+z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x1:Pj 最后,是那个do_
52MCU l r($_>TS&" `@$"L/AJ
class do_while_invoker
B}q {
?$J7%I@ public :
|c
oEBFG template < typename Actor >
MeI2i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&@W4^-9 {
2&gVZ z return do_while_actor < Actor > (act);
!/4V^H }
rX!+@>4_L } do_;
1x\VdT #'4<> G] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-?aw^du 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"zedbJ0 最后来说说怎么处理break和continue
u3M`'YCb 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\qL}: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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