一. 什么是Lambda
gWoUE7.3` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]31=8+D 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,
u>G9r#~`k 9zS x(xi%?G `R>z{-@= class filler
,Si{]y {
Z1:%AqxP public :
.Zj`_5C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{ya. } ;
pkae91 6}?d%K p:K%-^ 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:
9X%:
){ 0?(uqjD: ><Zu+HX q5L^>" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
."=%]l0 |q8N$m aidQ,(PDj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"bDj00nwh AFm9"mQrw Kvo&_: 1^2Q`~,g 二. 战前分析
HZZZ [km 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
P.5l9Ns(O 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
L<0_e^8 # =tw
,S ,a,2I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)5LT!14 /* --------------------------------------------- */
(3lA0e`Y vector < int *> vp( 10 );
HKJBR)T transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S2;^ /* --------------------------------------------- */
VgODv
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'?mF,Co{ /* --------------------------------------------- */
V-@4s}zX int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
e,VF;Br /* --------------------------------------------- */
U1X"UN) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
86N,04 /* --------------------------------------------- */
fZ5 UFq_~s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
83SK<V6 IQ~qiFCf 9#@s(s bT&{8a 看了之后,我们可以思考一些问题:
` =P_ed%&' 1._1, _2是什么?
Mmu#hb|W 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
FZ?eX`, 2._1 = 1是在做什么?
BZHoRd{EH 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
]W14'Z Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Xd5s8C/} Q,^/Lm|]k t@9-LYbL
三. 动工
Z|$DchC
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-` ViuDX= =g!Pw] {yWL|:#K VOM@x% 6#c template < typename T >
|[Fb&x class assignment
hN6wp_ {
Vjv6d&Q T value;
?o?$HK public :
H"8B4~*7H assignment( const T & v) : value(v) {}
?%UiW7}j'; template < typename T2 >
oJr+RO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p|2GPrA]aL } ;
[B+F}Q^; 6>rz=yAM_ A1-,b.Ni 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\
*[Ht!y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
T@U,<[, BJWlx*U] 9!Q ZuZY /go[}X5QR[ class holder
gmbRH5k {
8]^|&"i.\d public :
n|&=6hiI template < typename T >
X5[vQ3^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
anbw\yh8 {
\f?
K74 return assignment < T > (t);
].kj-,5>f }
O5-GrR^yt } ;
U(y8nI] 5~?6]=hl $j\>T@ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
QrK%DN B
os`+Y static holder _1;
.Iqqjk Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{%u^O/M j67ppt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ah,f~.X_| 而不用手动写一个函数对象。
'Xj^cX d=qVIpZ PHqg~q;* /qy6YF8;y 四. 问题分析
<i</pA 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
!>> A@3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%K|f,w=m 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M' z.d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g^+p7G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5)'Y\~2 ajk}&`Wj" 五. 问题1:一致性
B2Y.1mXq 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
O[t?*m1/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
GkI'. XdCP!iq*8 struct holder
E#:!&{O {
b.RU%Y#>\ //
/Tm+&Jd template < typename T >
?[zw5fUDS T & operator ()( const T & r) const
AF"7 _ {
6_KvS return (T & )r;
{:!>Y1w> }
TU^ZvAO& } ;
l 1k&@1" tUxH6IS 这样的话assignment也必须相应改动:
\XV8t|* /Q(boY{ template < typename Left, typename Right >
Vs l,u class assignment
uc@4fn {
ZN$%\,< Left l;
b`D]L/}pr Right r;
(Q=o9o:b public :
SkmTW@v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-`XS2 template < typename T2 >
-_t4A * T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8bdO-LJ9 } ;
R&.&x'< 0}NDi|o 同时,holder的operator=也需要改动:
hxMRmH[f: E|c(#P{ template < typename T >
1k4\zVgi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%_5#2a {
B;(U?gC return assignment < holder, T > ( * this , t);
;hDk gp }
uxD3+Q Gh=I2GSo 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。
f^1J_}cL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&Ril[siw bl
a`B=r return l(rhs) = r;
7>gjq'0
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。
<DR|r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qA!p7"m| OJa(Gds template < typename Tp >
4RVqfD class constant_t
jdJTOT {
2kVZlt'y const Tp t;
8b'@_s!_ public :
!38KHq^|& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UU>+ b: template < typename T >
tNr'@ls const Tp & operator ()( const T & r) const
cdL]s^z {
/g+-{+sx return t;
U$gR}8\e }
o|h=M/ } ;
oFP8s[B 85G-`T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(+(@P*c1 下面就可以修改holder的operator=了
o=7,U/{D! 6ScB:8M template < typename T >
GB Yy^wjU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E&kv4, {
Y|r7gy9% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1!.-/ }
dX/7n= Oe\(=R 同时也要修改assignment的operator()
*z69ti/
t tWy.Gz\ template < typename T2 >
pt.V^a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[nig^8 现在代码看起来就很一致了。
<(>t"< 9.\SeJ8c 六. 问题2:链式操作
VrPsy) J68 现在让我们来看看如何处理链式操作。
p*0[:/4 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。
WC<[<uI* 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。
W=^.s>7G 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。
wl]3g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_"Bj`5S 3,q?WH%_ template < typename T >
``jNj1t{} struct result_1
1!(lpp {
Y}R$RDRL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2
G_KTYJ } ;
xSD*e 0
B@M9oNWHu 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
g=nb-A{# _:Xmq&<W template < typename T >
Nf!N;Cy? struct ref
iS+"Jsz {
i!}k5k*Z typedef T & reference;
[(x<2MTj } ;
CBf[$[e template < typename T >
%k4Qx5`?d struct ref < T &>
_2G _Io {
hJ ^+asr typedef T & reference;
b]z_2h~` } ;
>D!R)W` .+(V</ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F\+AA FhY#3-jH template < typename T >
'(B -{}l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~wuCa!!A {
EQlb:;j return l(t) = r(t);
\54B }
%dPk,Ylz 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。
9pnOAM} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s9sl*1n1m` FtyT:=Kpc 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
2LUsqL\m}. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N2s"$Ttq _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&zy%_U2% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AVDhgJv 最后的布局是:
M^oL.' Add
{Ia1H / \
<$-^^b(y Divide 5
hT-^1:N / \
N 5Om~D _1 3
)-!)D 似乎一切都解决了?不。
~xxq.rL" 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。
<e BmCrJ 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。
{7m2vv? Z 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:
h# 4n {rMf/ RAE template < typename Right >
36OQHv;& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SeXgBbGAne Right & rt) const
xK_UkB-$i {
z9IW&f~~P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u]NsCHKlT }
`{{6vb^g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
UZs '[pm) XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Jkj7ty.J 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kl:/PM^ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
:Y /aT[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
3>VL>;75[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
El9T>!Z 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5r
4~vK 7I w^ template < class Action >
ZPw4S2yw3. class picker : public Action
c\o_U9=n {
w~Q\:<x&~Z public :
Sc{&h8KMTb picker( const Action & act) : Action(act) {}
1W>/4l // all the operator overloaded
h?dSn:Y\? } ;
heIys.p Uzvd*>mv Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
YQ:$m5ai 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:
j;}-x1R s:6K'* template < typename Right >
d)uuA;n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ZVH 9je {
)x\%*ewY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Xk|a%%O*H }
DI8I'c-P Wtu-g**KN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9{fP.ifdv7 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。
TW&s c9 @xo8"kl template < typename T > struct picker_maker
'L O3[G{ {
-S]ercar typedef picker < constant_t < T > > result;
k0j4P^d } ;
A nl1+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]*a(^*}A% {
0O'M^[=d.8 typedef picker < T > result;
#0r^<Yn } ;
7hn[i,?`
H 7#"NKxb 下面总的结构就有了:
:|5 m"X\ 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。
'{cND 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。
$,Xn@4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ASi2;Q_{_ 至此链式操作完美实现。
hd'QMr[; _Ml?cT/J.O ;C*2Djb*n 七. 问题3
LkYcFD 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
aOg9Dqtg)f a7_Q8iMe template < typename T1, typename T2 >
r>8`gAhx ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y~*p27@fR {
.&b^6$dC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Hz,Gn9:p }
GtmoFSZ Y{j~;G@Wl 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:
`/m]K~~ hb8oq3*x template < typename T1, typename T2 >
/[Fk>Vhp struct result_2
^3sv2wh^|8 {
M)K!!Jqh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D#'CRJh;7 } ;
$9\8?gS FDuA5At 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
][Tw^r& 这个差事就留给了holder自己。
O2 Y|<m [MAPa %6lGRq{/? template < int Order >
Oq<3&* class holder;
!8|r$mN8 template <>
'uz o[>p class holder < 1 >
R $<{"b {
!2AD/dtt public :
4S>#>(n7= template < typename T >
W="pu5q$5 struct result_1
rJf{YUZe {
a++gwl typedef T & result;
@)Vb?|3 } ;
.&]3wB~ template < typename T1, typename T2 >
x!S}Y" struct result_2
FiReb3zR {
A1B[5a*o! typedef T1 & result;
_\dC<K *> } ;
L8.A| template < typename T >
:twp95{R1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^0_ > {
p\~ a= return (T & )r;
)ty>{t }
lu>G=uCJ template < typename T1, typename T2 >
R+0fs$su typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8}[<3K%*g {
&VU^d3gv~ return (T1 & )r1;
ok ,O/|E}? }
}@$CS5w } ;
K;THYMp/[ .yTo)t template <>
3k6Dbz class holder < 2 >
ZiKO|U@/ {
uHf1b?W public :
.I{u[
" template < typename T >
K
..Pn17t struct result_1
l8M}82_ {
dcemF typedef T & result;
7{"F%`7L } ;
Z{ YuX template < typename T1, typename T2 >
K7x;/O struct result_2
Pj56,qd>s {
D)L~vA/8b typedef T2 & result;
jbg9EtQ!* } ;
6U|"d[ template < typename T >
@ajdO/?(Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b-`P- {
XOS^&; return (T & )r;
Vd.XZ*}r* }
7Fa<m]k template < typename T1, typename T2 >
GdScYAC
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_{LmJ?! {
7]5+%[Dg! return (T2 & )r2;
!f!YMpN }
!:vQg+S } ;
b+AxTe(" gi:M= 5B1,,8P 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
CucW84H`J 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@!x7jPr 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[=-,i#4 o2YHT
\P
n return l(i, j) = r(i, j);
kotKKs 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<#Fex'4 jtpk5 fJB return ( int & )i;
ept:<!4 return ( int & )j;
{9@E[bWp# 最后执行i = j;
DB jUHirK 可见,参数被正确的选择了。
Q[`2?j? .Xxxz
Wyk "AWk
jdj &8%^o9sH Iw$T'I+4W 八. 中期总结
w3fD6$ 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:
JqN$B\J, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NXOvC!< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e \kR/<L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
](ztb) 4Im}!q5;:< )OlYz!#? KJ-Q$
M 'r^'wv] %74f6\ 九. 简化
N'5DB[:c: 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。
RzB64 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*:l$ud 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
HW6Cz>WxOW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8,CL>*A +-*/&|^等
0eCjK. 2. 返回引用。
v!mP9c
j =,各种复合赋值等
phwq#AxQ 3. 返回固定类型。
X5tV Xd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lvk*Db$ 4. 原样返回。
4uVyf^f\]f operator,
-x/g+T- 5. 返回解引用的类型。
~F~hgVS5 operator*(单目)
ov>`MCS,v 6. 返回地址。
,b+Hy`t operator&(单目)
ws]d,] 7. 下表访问返回类型。
BIvz55g operator[]
noT}NX% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
zzKU s "u operator<<和operator>>
127@
TN" QX-M'ur99 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。
~vR<UQz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P}PMRAek )fT0FLl|1 template < typename Left >
"bjbJC&T struct value_return
6~k qU4lL {
P_@ty~u template < typename T >
M?$tHA~OX struct result_1
lFgE{;z@ {
O#U_mgfzJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4vH.B)S-
} ;
6>EoU-YX}l =\<!kJ\yH template < typename T1, typename T2 >
OBP iLCq struct result_2
twTRw:.!f {
cja-MljD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0`WZ } ;
wi:d!,P`e } ;
Rk{2ZUeg hP1;$ C4C!-12 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0*u X2* +d6Jrd* 下面我们来剥离functor中的operator()
sy9Yd PPE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y9(BxDP_+Y dnX^ ? return l(t) op r(t)
IG@@CH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(b1rd return op l(t)
X`daaG_l return op l(t1, t2)
"w{,ndZ return l(t) op
`udZ =S"/L return l(t1, t2) op
~U4;YlQP return l(t)[r(t)]
0k|/]zfb return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*;(GL v\COl* 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:
xm<sH!,j 单目: return f(l(t), r(t));
uFi[50 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y\[GS2nTX 双目: return f(l(t));
a% 82I::t return f(l(t1, t2));
&sPu3.p 下面就是f的实现,以operator/为例
&[}5yos
r YWa9|&m1 struct meta_divide
Jbz>j\ {
$Jj0%?; template < typename T1, typename T2 >
Tb]' b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O /4)aW3B {
[k6,!e[/uG return t1 / t2;
x6*.zo5e }
9\NP)Vm$^ } ;
!yTjO #9hSo 这个工作可以让宏来做:
3qH`zYgh 3_k3U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N_8L8ds5 template < typename T1, typename T2 > \
[$GQ]Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2$QuR~ 以后可以直接用
s}Sxl0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x1*@PiO,. 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
Z{.L_]$I (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\U'TL_Ql bk-aj'>+ u&Dd9kMz 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
iJK rNRj 4K*DEVS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]z / class unary_op : public Rettype
'Xzi$}E D {
^-7{{/ Left l;
H~"XlP public :
/ k8;k56 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+^.Q%b0Xx /T2f~1R template < typename T >
x?Oc<CQ-2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(G6N@>V(` {
TMQu'<?V return FuncType::execute(l(t));
O/R>&8R$ }
}u7&SU $JXQn template < typename T1, typename T2 >
mJ5LRpXN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h?:Y\DlU' {
Y_Lsmq2! return FuncType::execute(l(t1, t2));
7QkAr }
,s1n!@9 } ;
x5Ee'G( }tT*Ch?u EMejvPnZO
同样还可以申明一个binary_op
$$G^#t1=XZ 8m"5J-uIi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P%Ux-0& class binary_op : public Rettype
%z0@4Gq {
:O}<Q Left l;
XUT\nN-N Right r;
L:F:ZOM6` public :
jNNl5. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Qmh*Gh?v wbId}! template < typename T >
WH$
Ls(' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oYN# T=Xi
{
62LQUl]< return FuncType::execute(l(t), r(t));
xX.Ox }
Mhw\i&*U 8Lpy`He template < typename T1, typename T2 >
Zb# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d|sI>6jD {
.tb~f@xL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fk,3th }
#B)`dA0a } ;
tgYIM`f :PaFC{O)* O_PC/=m1@ 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
$mOK|=tI_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g%<7Px[W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{:enoV" 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。
6A/|XwfE/v 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K~WwV8c9; 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。。。
Z@8amT;Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/qL&)24 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)
qQ6NxhQo
下面是修改过的unary_op
9aC>gye! HF\L`dJX? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tI C_/
6 class unary_op
q&
Vt* {
Yazpfw 7'd Left l;
6C/D&+4 es(vWf' public :
W:>RstbnMG %]Nz54! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rd1&?X lv ^=g template < typename T >
}Gz"og*8 struct result_1
5J&n<M0G1 {
TCF[iE{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*qBMt[a } ;
Qzh:*O 95wV+ q* template < typename T1, typename T2 >
%r! struct result_2
T+4Musu{V {
j`'=K_+nU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W3 8=fyD } ;
qW<: `y {YbqB6zaM template < typename T1, typename T2 >
M3F8@|2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?j0blXl {
(lPNMS|V return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9au)K!hN }
s_Dl8O4u i]$7w! r& template < typename T >
65J'uN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x{ZVq 4 {
u X0wg return OpClass::execute(lt(t));
cdIy[
1 }
xSOL4 {@,
L } ;
IB*%PMTF $~~=SOd0 3.d=1|E 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
d=4MqX r 好啦,现在才真正完美了。
d$2{_6 现在在picker里面就可以这么添加了:
"|Q& ;LrKXp template < typename Right >
BS|-E6E< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Mc6Cte]3| {
nC&rQQFF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(x$k\H }
?I@3`?' 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。
wc,y+C#V In;z\"NN4 uN\9cQ H*\ }W iGU N$ 十. bind
!J6s^um 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。
CWN=6(y 先来分析一下一段例子
Y+=@5+G (wY%$kW4 gCm?nb) int foo( int x, int y) { return x - y;}
Xs`:XATb/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\qTn"1bQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
YHRI U Yd 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
&'](T9kg= 我们来写个简单的。
Nm081ic2< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gaCGU<L 对于函数对象类的版本:
ckP3[@Su { ca-n:1 template < typename Func >
u('OHPqq struct functor_trait
ntkinbbD {
bA^a@ lv a typedef typename Func::result_type result_type;
z
vYDE] } ;
n `Xz<Q! 对于无参数函数的版本:
2E1TJ.[BS =91'.c< template < typename Ret >
vaxg^n|v9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
G[^G~U\+! {
+|8Lt[^ux typedef Ret result_type;
E8dp } ;
4*,q1yK 对于单参数函数的版本:
Sd\@Q%
}o\ h1gb&?w5P template < typename Ret, typename V1 >
QJE-$ : struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N^ET
qg {
'_&(Iwu typedef Ret result_type;
SmLYxH3F } ;
y-X'eCUz 对于双参数函数的版本:
uHIWbF<0oo s+w<!`- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y'HF^jv]R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N*MR6~z4 {
7cy~qg typedef Ret result_type;
xXYens} } ;
B*AMo5 等等。。。
R`?^%1^N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6;b 'j\jG [;2:lbPx template < typename Func >
DvKM>P%| struct func_return
bYgYP|@ {
%N template < typename T >
"PHv~_:^R struct result_1
g|HrhUT; {
Zll^tF# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zn x_p/V } ;
0X-2).nu \O?B9_ template < typename T1, typename T2 >
ri;M7rg`.{ struct result_2
Zs{R O {
Tz-cN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iQIw]*h^ } ;
`;qZ$HH } ;
:&-}S>pC :Ir:OD#o .:raeDrd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T??aVe]c *;d)'7< template < typename Func, typename aPicker >
<`*P/V class binder_1
#]N9/Hij#g {
^k(eRs;K Func fn;
. R}y"O\ aPicker pk;
b?NeSiswn public :
oMe]dK )l}wjKfgO template < typename T >
O*v+<|0!l struct result_1
M!l5,ycF {
D ` X6'PP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QX=;,tr } ;
gWo~o]f R"o,m template < typename T1, typename T2 >
NXNon*" struct result_2
b
. j^US^ {
mlWIq]J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&s;^q } ;
-c?wEqa~2 +"cyOC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}_22wjm~ @b{u/:y template < typename T >
o)=VPUe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[\
YP8^.. {
Y]K]]Ehp return fn(pk(t));
CEq]B:[IC }
Kc\'s65.] template < typename T1, typename T2 >
{:X];A$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,O)\,tg {
ZcRm5Du~: return fn(pk(t1, t2));
3/=QZ8HA&- }
jFTV\|C } ;
26VdRy{[ kw:D~E( j/pQSlV 一目了然不是么?
Le
JlTWotC 最后实现bind
f {c[_OR 4Z9 3g{ mVAm ^JK template < typename Func, typename aPicker >
J\$l3i/I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
R<HZC;x {
5)5bt q)[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M9g\/]Io; }
"4hpU]4j cEjdImAzU 2个以上参数的bind可以同理实现。
$#FlnM<= 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。
Pq>[q?>? I 47GQho 十一. phoenix
HHTsHb{7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$2C GRhC
f}Tr$r for_each(v.begin(), v.end(),
i!oj&& (
tB=D&L3 do_
N pND/ [
cu`J2vm3 cout << _1 << " , "
vW-`=30 ]
T$8~9qx .while_( -- _1),
<?{}Bo0xG cout << var( " \n " )
.^IhH|U )
\u-e\w );
PbHh?iH M .` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
WTYFtZD[yH 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
|kNGpwpI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ls7A5 < 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U.7y8#qf3R `N.$LY;8 eoe^t:5& template < typename Cond, typename Actor >
Qr%Jm{_o class do_while
>[fVl8G_0 {
G0
/vn9& Cond cd;
~P#zhHw Actor act;
<N=p:e,aN, public :
n_n|^4w template < typename T >
@IY?DO struct result_1
xhkWKB/7 {
%"[dGB$S typedef int result_type;
X/8iJ-KB } ;
?wf+{x-dPP _6UAeZ*M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6 _5d t?nc0;Q9,@ template < typename T >
4<Sa,~4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7 Y>`- \ {
'cF%4F do
zL},`:(. {
-?B9>6h" act(t);
JD{MdhhV }
?6iatI ! while (cd(t));
n?LIphc\ return 0 ;
=8~R$z% }
7Fi2^DlgX } ;
Pb8Z))9j ]AA%J@ U\Ar*b) /T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d[]p_oIQq 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。
n1>,#|# 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。
^'[@M'`~L 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。
R,+/A8[j 下面就是产生这个functor的类:
YZH#5]o8 x]R(twi T6I%FXm} template < typename Actor >
4,U}Am1Q class do_while_actor
/Fo/_=FE 2 {
C. Ja;RFq Actor act;
J/x@$' public :
+:,`sdv6o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rFq@]t3q N8XC~Dh{ template < typename Cond >
J,1osG<6x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t+ S~u^ } ;
Sq-3-w,R~ 3IK(f. 1U7,X6=~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(eRKR2% q 最后,是那个do_
WR
a+zii, Itr7lv'5xx e*P=2*]M class do_while_invoker
/iUUM
t' {
P YF.#@":& public :
9y^kb+ template < typename Actor >
?cO8'4 bq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
L8dU(P {
>Qm<-g return do_while_actor < Actor > (act);
N2tkCkl^x9 }
Y%/ YFO2vb } do_;
MV<!<Qmj 2>$F0
M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]<q}WjXD' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_;e!ZZLG 最后来说说怎么处理break和continue
fQQsb 5=i 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。
"X5_-l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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