一. 什么是Lambda
C+TI]{t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[D!jv" 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,
d+'p@!W_ E@ESl0a; .FLy;_f+ NUp<e%zB class filler
rwI {
5F~'gLH/F- public :
~-I+9F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%HL*c= } ;
ll C#1 :53)Nv nVi[ 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:
(vTtDKp@ V>b\[(=s ?:)]h c m&?#;J|B$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+u3=dj"[ h-%R<[ nX=$EQiH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t]YC"%[S 0|a(]a}V*j '#&os`mQ {|'E 二. 战前分析
ZSG9t2qlv 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。
9<>wIl*T` 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
`|/<\ (Tbw3ENz 4y+< dw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`5C,N!d8X /* --------------------------------------------- */
og
kD^ vector < int *> vp( 10 );
Wr( y)D<y} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=17t-
[ /* --------------------------------------------- */
D}mjN=Y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"OdXY"G /* --------------------------------------------- */
C<P%CG&; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
2Tagr1L /* --------------------------------------------- */
}&[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
i(NdGL#P /* --------------------------------------------- */
fP.
6HF_p_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zR{W?_cV aXoVy&x= jJ5W>Q1mK$ 7D;cw\ | 看了之后,我们可以思考一些问题:
hUF5fZqii 1._1, _2是什么?
~FN9 [aJF+ 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。
,.7*Hpa 2._1 = 1是在做什么?
lb3]$Da
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。
urjjw.wZ 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。
0`[wpZ ^Gqt+K% N9v1[~ bv_ 三. 动工
c\Q7"!e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nuw70*ell W#hj 1 i ~{Ufi Ac<Phy-J template < typename T >
LL3#5AA"k| class assignment
"*Tb"
'O {
vuoQz\ T value;
hBBUw0" public :
6,0_)O}\b assignment( const T & v) : value(v) {}
K~| 4[\ template < typename T2 >
L{8xlx` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!y@6Mm } ;
CW,Wx: Y DKBSFm{~Q ::}{_ Z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
s;6CExH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
* /:x sI l=v4Fa0^jF }Nf%n@ U15H@h class holder
uLWh| {
Bq$rf < W public :
t({W
[JL template < typename T >
D?NbW @] assignment < T > operator = ( const T & t) const
#6CC3TJ'k {
[D<1CF return assignment < T > (t);
C,NJb+J }
/JWGifH } ;
7eV
di* ;e1ku|>$ M)2VcDy 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:
<|SRe6m b)e
*$) static holder _1;
[O?z@)dx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5nKj
)RH7M R5X.^u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BEre*J 而不用手动写一个函数对象。
1f":HnLRM 3ZXQoC ' hMykf4 TztAZ2C 四. 问题分析
/(.mp<s0 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。
W7 #9jo 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。
p_${Nj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=g|IG
[V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
a- |*?{o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y7*U:I+N Aj+2;]M 五. 问题1:一致性
V 7Ek-2M 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?|
iqe%=%ZR 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
SAyufLEv, V0P>YQq9s struct holder
cT!\{~ {
_s .G //
v5QqS8u_C template < typename T >
-)RH5WG S T & operator ()( const T & r) const
jAm3HI
{
MMx9(`t*. return (T & )r;
PqiB\~o@Z }
)|DM~%$QM } ;
`s8{C
b=}1 NbU [l 这样的话assignment也必须相应改动:
d\jPdA.a= F7O(Cy"1 template < typename Left, typename Right >
i5CK*"$Q class assignment
CTZh0x {
A^y|J`k| Left l;
}wHW7SJ Right r;
6{^E{go public :
/XzH?n/{R assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,Q
HU_jt template < typename T2 >
IHcD*zQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9mmCp&~Z } ;
B#.L b"#WxgaF 同时,holder的operator=也需要改动:
Y}#J4i0b* QT>`^/]d template < typename T >
U8LtG/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2gCX}4^3b {
er!DYv return assignment < holder, T > ( * this , t);
-\
EP.Vtz }
+/)#( j@ S|]X'f 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。
Vp3ZwS 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3 G`aHTWk @AIaC-,~] return l(rhs) = r;
M>i9 i-dU 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。
>76\nGO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\4-"L> OeS\7 template < typename Tp >
ng_^ class constant_t
o!{w"K {
2M68CE const Tp t;
Q2F+?w;, public :
o'f?YZ$. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{:]9Q Tq template < typename T >
Pyb Z)5u const Tp & operator ()( const T & r) const
LRb{hUt= {
p%*%n3bw return t;
jN6uT&{T }
~==>pj } ;
FMClSeO7
p4-o/8rO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
uoX:^'q
下面就可以修改holder的operator=了
EB2!Hp uQ3 |>tKq;/ template < typename T >
YYu6W@m] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:qIXY/ {
RkBb$q9F] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3P^sM1 }
'F$l{iR PEuIWXr 同时也要修改assignment的operator()
O0pDd4)" ^ml'? template < typename T2 >
#7q7PYG4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2gq9k}38 现在代码看起来就很一致了。
j+["JXy @++.FEf 六. 问题2:链式操作
}A7j/uy}s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iTAx=SG 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。
sSi6wO$ 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。
Ft;^g3N 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。
G
%Q^o5m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~nG(5:A5g/ +E.GLn2/ template < typename T >
t_qNq{ struct result_1
]A<~XIu {
fH> NJK; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}Hxd*S } ;
WzF !6n!h
h9Y%{v 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:
C@L$~iG HLZ;8/|48m template < typename T >
U~j
^I^ struct ref
0QOBL'{7) {
@)4]b+8Z typedef T & reference;
#EsNeBu } ;
I$0)Px%z template < typename T >
j&Wl0 struct ref < T &>
oze& {
~?FpU typedef T & reference;
)>`G } ;
kMt 8/ E` bj"J' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
jhg;%+KB 6w(6}m.L^ template < typename T >
U}PiY"S< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x*nSHb {
!qN||mCH return l(t) = r(t);
5yiK+-iTs }
OSf}Q=BL 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。
Y~(Md@!0S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<c,u3cp DFd%9*N 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
HAJ 7m!P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8peDI7[| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L>a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V` 1/SQX 最后的布局是:
x"{'&J[hx Add
Hqn#yInA7~ / \
\,7}mdQSv Divide 5
pD01,5/ / \
j(k:
@ _1 3
70;Jl).\{ 似乎一切都解决了?不。
4@ML3d/ 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。
frT]5?{ 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。
A' /KUi 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:
cdZ~2vk ##V5-ZG{: template < typename Right >
y1bbILWej assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d~`x )B( Right & rt) const
ZO)S`W {
,eZ1uBI? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QiLEL }
`P8Vh+7u 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W034N[9 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。
|<.lW 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。
NCk r /#! 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。
U]vYV 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。
(v}>tb*#` 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?
NX/;+{ 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:
3+G@g#MY 8$ma;U d template < class Action >
(s7;^)}zx class picker : public Action
( 2n>A D_ {
75T7+:p public :
pk3<| picker( const Action & act) : Action(act) {}
6u`)QUmItg // all the operator overloaded
}=6'MjF] } ;
0VGPEKRh zOqn<Y@ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
j
S?xk 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:
KOp162X>r 'F_8j; template < typename Right >
X(\fN[; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~YRDyQ:%T {
Mc%Nf$XQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OZTPOz. }
l#H#+*F ])
rrG/3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'iGzkf}j 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。
$;/}?QY( HaYE9/xS template < typename T > struct picker_maker
2#<xAR {
%QKRFPYhS typedef picker < constant_t < T > > result;
k-HCeZ } ;
1}:bqI.<W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_:-ha?W$;y {
=}v}my3y" typedef picker < T > result;
sM?MLB\Za } ;
%T)oCjM[\ O km{Xx 下面总的结构就有了:
5K<5kHpvJ{ 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。
ni6{pK4Wqm 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。
MwR0@S}* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?I[8' 至此链式操作完美实现。
NyVnA ywb4LKD ^H2-RBE# 七. 问题3
20iq2 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。
:w<V spGB)k,^ template < typename T1, typename T2 >
|/2y-[;: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qd#sY.|1 {
p"FW&Q=PN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<0QH<4 }
5fm?Lxr&? kIGbG;"_ 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:
niqN{ `xywho%/Y template < typename T1, typename T2 >
&%s8L\? struct result_2
'{J&M|<A {
ltgc:&=|@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n%k!vJ)] } ;
%c
[F;ug VsN pHQG] 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?
a_ `[Lj 这个差事就留给了holder自己。
mFSw@CC H]$)Eg%6 gx&Tt template < int Order >
#%D_Y33; class holder;
d8m6B6
CW template <>
` bdZ/*E class holder < 1 >
.hba*dV {
u6MzRC public :
X83 w@-$} template < typename T >
+\|Iu;w struct result_1
;Y;qg
{
59!Fkd3 typedef T & result;
ooV3gj4 } ;
5Pd"h S template < typename T1, typename T2 >
.9"Y_/0 struct result_2
Ty<L8+B| {
]6{*^4kX typedef T1 & result;
W3;#fa:[L } ;
|6(ZD^w template < typename T >
B"v.*
%"&/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uFLx {
d , Y#H0` return (T & )r;
&CIVL#];e }
BWM YpZom template < typename T1, typename T2 >
^.hoLwp. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kf;/c}} {
Q^q1ns;r return (T1 & )r1;
[<{Kw=X__2 }
TzntO9P+ } ;
0%Z]h?EYy| }>'PT- template <>
K"0PTWt class holder < 2 >
>NKe'q<)3 {
q-`RI*1] public :
LK;k'IJ template < typename T >
]b= P= struct result_1
g"L|n7_b {
GQl$yZaK{ typedef T & result;
+8#_59;x } ;
;?6No(/ template < typename T1, typename T2 >
l%`F&8K struct result_2
XO9M_*Va {
S_T1y typedef T2 & result;
8-lOB } ;
5 gv/Pq & template < typename T >
WJ
d%2pO] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s-RQMK}H {
w,Lvt
} return (T & )r;
OKP9CLg9
}
&E40*
(C template < typename T1, typename T2 >
8> .J1C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P{5-Mx!{& {
6}(J6T46M[ return (T2 & )r2;
\2(SB }
W0C@9&pn6 } ;
4WN3=B dTL5-@ R-RDT9&< 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> >。
:mS# h@l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3"kdjOB 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9Li%KOY 9XHz-+bQ return l(i, j) = r(i, j);
Mze;k3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=;3fq- <97d[/7i return ( int & )i;
:KKa4=5L return ( int & )j;
3 AHY| 最后执行i = j;
+R\vgE68 可见,参数被正确的选择了。
sT/c_^y RC^9HuR& 5|I[>Su q\q=PB6r Bcjx>#3?L 八. 中期总结
/c$\X<b); 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:
r&2~~_d3y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D!oc>K$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。
U^.4Hy&D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)OLq_':^@ TP}h~8 /; Hh4 n Ic{F*nnM `g_"GE 2o9$4{}rG 九. 简化
S8l1"/?aHE 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。
4:sjH.u< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HeK
h> 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:
6SC,;p= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.p ls! +-*/&|^等
cNKUu~C+ 2. 返回引用。
Y9=(zOqv =,各种复合赋值等
M@(^AK{mU 3. 返回固定类型。
K YkS9_yF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o%4Gd~ 4. 原样返回。
5I,gBT|B operator,
z*a8sr 5. 返回解引用的类型。
$v`afd y operator*(单目)
O Lc}_ 6. 返回地址。
';G1A operator&(单目)
zi'Jr)n 7. 下表访问返回类型。
a|BcnYN operator[]
$x#FgD(iI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^Q{Bq operator<<和operator>>
H3H_u4_?SE /R
LI,.% 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。
NJ MJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e8EfQ1 Ar gUAxyV template < typename Left >
`$604+G struct value_return
8*SP~q {
3^StIw{X template < typename T >
: 5U"XY x@ struct result_1
;D.h65rr {
+"ueq typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cM&2SRBZ } ;
Q*YYTmZ `Ci4YDaz;k template < typename T1, typename T2 >
fRvAKz|rL struct result_2
DOQc"+ {
A;J MV+2N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>m'x8xB= } ;
7$k8%lI;> } ;
Pz_NDI tQ~W EC \]Dt4o*yZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o:Zd1"Z d vOJW". 下面我们来剥离functor中的operator()
i1oKrRv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M0c9pE o+?rI
p return l(t) op r(t)
f&hwi:t return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C*I(|.i@ return op l(t)
-#29xRPk return op l(t1, t2)
w#
*1 /N return l(t) op
%@R~DBS return l(t1, t2) op
XMRNuEU return l(t)[r(t)]
Z?^"\u- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@ 2_<,;$ aj~bt-cE 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:
]bgY6@M 单目: return f(l(t), r(t));
j}+5vB|0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[WB{T3j 双目: return f(l(t));
33~qgK1> return f(l(t1, t2));
"Jy~PcJZ1 下面就是f的实现,以operator/为例
n(lk
dw lM#A3/=K struct meta_divide
O}#yijU3e {
&s)0z)mR8& template < typename T1, typename T2 >
]Y.deVw3i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fA! 6sB {
q6wr=OWD return t1 / t2;
G_ Ay }
m=b~i^@ } ;
eeUp 1g R:aYL~ 这个工作可以让宏来做:
^+R:MBK *mBJ?{ ! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x7RdZC template < typename T1, typename T2 > \
hxC!+ArVe static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M0-,M/]l 以后可以直接用
(\dK4JJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2D([Z -<i 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
BN@,/m9OQ% (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。。。)
mEQ!-p {$^SP7qV#> !Zbesp KZ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>sj
bK% U&y`-@A4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"L3Xd][ class unary_op : public Rettype
TRKgBK$, {
%HSl)zEo>C Left l;
u{bL-a8} public :
L"rcv:QWZa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[}3cDR V+w u template < typename T >
hkW{88 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qSQ@p\O~ {
HPa|uDVv return FuncType::execute(l(t));
9DEh*%q }
jxy1 2W3W/> 2h template < typename T1, typename T2 >
dALK0U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4VIg>EL* {
b
Dg9P^<n return FuncType::execute(l(t1, t2));
ZM~`Gd9K0E }
el'j&I } ;
98*x 'Wp H_X?dj15 Dw |3Z 同样还可以申明一个binary_op
\]Z&P,}w 7nz!0I^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hXX1<~k class binary_op : public Rettype
64D%_8#m {
NygI67 Left l;
>IR$e=5$ Right r;
<{019Oa public :
fQQ|gwVki binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e`sw*m5 Y&,rTa template < typename T >
m{&w{3pQk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-NDi5i\ {
$o^e:Y,
a return FuncType::execute(l(t), r(t));
lEfBe)7+ }
\>)f5 gV@ KtMbze template < typename T1, typename T2 >
Ko}2%4on typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:pd&dg!5 {
Bp0bY9xLg_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k!doIMj }
h#{T}[ } ;
93I'cWN 55hyV{L% GOW"o"S 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
p`GWhI? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xeB4r/6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ZPF7m{S 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Lht[g9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Tiprdvm< 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/{DaPqRa 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C|6{fd4? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;i9>}]6 下面是修改过的unary_op
>Me]m<$E; B~_Spp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j@C0af class unary_op
dYyW]nZ& {
~Oh=
Left l;
g+9v$[! !BRcq~-. public :
@*_ZoO7{ & z gPN8u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q2!'==h2i dwp:iM template < typename T >
)nnCCRS6 struct result_1
L*O>IQh2 {
qG^_c;l6a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k6J\Kkk( } ;
+=,u jO: OMd# ^z template < typename T1, typename T2 >
=yh3Nd:u struct result_2
3G&0Ciet {
~@YQ,\Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\[T{M!s } ;
.Qfnd# tzNaw %\ template < typename T1, typename T2 >
t {=i=K3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M@~o6 ^ {
V5Xi '= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=z-5 }
0dh#/ A|C_np^z2 template < typename T >
M*H<
n* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E&9!1!B {
leIy|K>\m return OpClass::execute(lt(t));
a hwy_\ }
^5>du~d "<*nZ~nE) } ;
8;8YA1@w {,F/KL^u +',^((o 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
`x4E;Wjv 好啦,现在才真正完美了。
|1i]L @& 现在在picker里面就可以这么添加了:
|>@-grs mo*'"/ template < typename Right >
`+^sW#ki picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4
iKR{P6 {
@% H8"A return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5&G
5eA }
.d
e 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。
IW] *i?L YJc%h@ _=] '&)D>@g QnP{$rT I)rGOda{ 十. bind
3XGB+$]C 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。
blmmm(|~| 先来分析一下一段例子
9H[/T j-; )"F5lOA6 :4iU^6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Hy;901( % bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-HN%B?}. x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'5V^}/ 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。
w`0)x5
TGR 我们来写个简单的。
]DU61Z"v?b 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S{ey@X( 对于函数对象类的版本:
:Dt\:`(r' RZe#|k+
8 template < typename Func >
HrDTn&/ struct functor_trait
.
Jb?]n {
Cv P`2S\ typedef typename Func::result_type result_type;
O!yakU+ } ;
r/^tzH's 对于无参数函数的版本:
0w'|d@*wV }ymc5- template < typename Ret >
;fj9n- struct functor_trait < Ret ( * )() >
rWqkdi1 {
2mSD"[% typedef Ret result_type;
7:h<`_HT(X } ;
#TIX_ RXh 对于单参数函数的版本:
2k+=kt R|$[U template < typename Ret, typename V1 >
xHm/^C&px struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0FTRm2( {
(GnVwJ<v9V typedef Ret result_type;
[\88@B=jXP } ;
w/O<.8+ 对于双参数函数的版本:
erXy>H[; Esb?U|F4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y%2%^wF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a6k(9ZF {
6EZ1YG} typedef Ret result_type;
yV8- } ;
D>ojW|@} 等等。。。
D9,e3.?p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7F=2t_2O w[e0wh`. template < typename Func >
>/8ru*Oc struct func_return
I'xC+nL@ {
R04.K! template < typename T >
c1PViko,> struct result_1
XynU/Go, {
Zo'/^S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;x,+*% } ;
)-)ss"\+Ju Fgskb"k/ template < typename T1, typename T2 >
g&q]@m struct result_2
{3.*7gnY\L {
|OOXh[y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Td5bDO } ;
ss/h[4h4h } ;
DgC3>
yL 3Ca
\`m)l n}=rj7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
vlAO z 4}+xeGA$ template < typename Func, typename aPicker >
zjea4>!A2 class binder_1
E!dz/. {
/SbSID_a Func fn;
{ms,q_Zr aPicker pk;
@k_Jl>X public :
V+peO Xg,0 /P~ template < typename T >
U?JiVxE^ struct result_1
sKe, {
? 7/W> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\C!%IR } ;
G(:s-x ig6 -l\~p4U template < typename T1, typename T2 >
g[m3IJzq struct result_2
-,FK{[h]ka {
6 #-6Bh)>4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oSN8Xn*qr } ;
8mk}nex
T"n>h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TNyK@~#m f#'8"ff*1 template < typename T >
|sA4:Aq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oK#\HD4U {
LKIW*M return fn(pk(t));
C(EYM$ }
z\e>DdS template < typename T1, typename T2 >
XyvZ&d6(d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j|&{e91,? {
V xp$#3 ;S return fn(pk(t1, t2));
O|HIO&M }
<sgZ3*,A } ;
\_lG#p| |P^]@om B jH ~Ml2 一目了然不是么?
=Dh$yC-Zr 最后实现bind
M4zX*&w.T 44'=;/ "Q3PC!7X:5 template < typename Func, typename aPicker >
1y},9ym picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
->#y(} {
c_@XQ&DC` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3DxZ#/! }
eFt\D\XOW Z[a O_6L 2个以上参数的bind可以同理实现。
8T8pAs0
p 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。
A)hq0FPp 8FxcI!A@ 十一. phoenix
z0T`5NG@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@PT`CK} qgwv=5| for_each(v.begin(), v.end(),
TrSN00 (
J!=](s5| do_
!T<z'zZU [
zWF
5m )- cout << _1 << " , "
B@ZqJw9J[ ]
`V]egdO .while_( -- _1),
=nJOaXR0 cout << var( " \n " )
,"P5D&,_ )
.'l.7t );
Zk~nB}Xw 1bV 2 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:
T
[T 6 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
@J~lV\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
k)N2 +/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6Y;Y}E S
23S.]r X)`(nj template < typename Cond, typename Actor >
xDPQG`6 class do_while
/Oq1q._9F {
hg[l{)Q Cond cd;
1$:{{% Actor act;
XX]5T`D public :
DePV,. template < typename T >
MILIu;[{#r struct result_1
z5x,fQw6O {
AzHIp^ typedef int result_type;
P`\m9"7 } ;
S/@dkHI' q`/amI0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1VhoJGH;C IUh5r(d 68 template < typename T >
S[W9G)KWp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LP5eFl`|T {
o~i]W.SI( do
8gVxiFjo {
5?V? act(t);
lH#@^i|G }
jw:4fb while (cd(t));
h]J&A return 0 ;
#,f}lV,& }
*kX3sG$8 } ;
w?V[[$ p/\$P= JLy)}8I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7h9 fQ&y 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。
v$gMLu= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
c8k6(#\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&+E'1h10 下面就是产生这个functor的类:
!.;xt L AmT|%j&3 H j5WJ{p. template < typename Actor >
&rl]$Mtt class do_while_actor
E1Ru)k{B {
uPv;y!Lsa@ Actor act;
9#Aipu\ public :
aBqe+FXp4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s
T
:tFK\ !wLH&X$XT template < typename Cond >
'(3Nopl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
EzD
-1sJ } ;
H6%!v1 u R,d70w
(_ %=NM_5a}] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ooLnJY# 最后,是那个do_
j61BP8E M`9orq< >D`fp class do_while_invoker
f_re"d 3u {
5{R#h : public :
dI#8CO template < typename Actor >
e'/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z30z<d,j {
$L<_uqSk return do_while_actor < Actor > (act);
5 `{|[J_[ }
an$]IN } do_;
G*vpf~q? p:[`%<j0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YA^wUx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<FcPxZ 最后来说说怎么处理break和continue
*f0.= ? 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。
IS0HV$OI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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