一. 什么是Lambda
5*Btb#: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p=vV4 C: 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,
=D5wqCT(Q |WBZN1W) r,0@~;zA 8A!'I<S1 class filler
oK$'9c5< {
*y?[<2"$ public :
$C$ub&D
~" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|*ReqM|_C } ;
@gEr+O1K( UG # X/%p {l@WCR 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:
n_}aZB3;U %XR<isn ~TM>"eB b -zdmr"CA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WU7cF81$ 5/,Qz>QE[ _-RyHgX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ok,HD7 n>S2}y bM ^7g ~3d*b8 二. 战前分析
FllX za) 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。
`6}Yqh)) 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
5#2jq<D #Skj#)I" p_r4^p\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DL1
+c`d /* --------------------------------------------- */
l|7O)
vector < int *> vp( 10 );
;P8(Zf3wJb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+<{m45 /* --------------------------------------------- */
%i595Ij-] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%jTw /* --------------------------------------------- */
Cdmy.gx^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:]-$dEu& /* --------------------------------------------- */
KGD'mByt" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w,/6B&| /* --------------------------------------------- */
mqw 84u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'-.wFB; zIm-X,~I$ pZjpc#*9N 5VZjDg? 看了之后,我们可以思考一些问题:
7DZTQUb" 1._1, _2是什么?
Z vRxi&Z{? 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。
ntZ~m 2._1 = 1是在做什么?
"[.ne)/MC 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。
+KP_yUq[ 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。
fK"iF@=Z` {[tZ.1.w
#Z0-8<\ 三. 动工
(kY@7)d'e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
kT2Wm/L {Xv3:"E"O ]=Pu\eE ]'g:B p template < typename T >
x 'mF&^ class assignment
gH'3 dS!{ {
>jKjh!`)!e T value;
1mix+.d public :
XL~>rw< assignment( const T & v) : value(v) {}
SiR\a!, C template < typename T2 >
h1-Gp3# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p#=;)1 } ;
EZ{\D!_Y s[T{c.F
/B[}I}X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U!Mf]3
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x,uBJ U6c@Et , .
pP7"E4] ^vaL8+ class holder
5k~\or 5_ {
g}Mi9Kp public :
!5~k:1= template < typename T >
x_W3sS]ej assignment < T > operator = ( const T & t) const
}lO
}x {
4 4`WYK l return assignment < T > (t);
|]tZ hI"3< }
XWXr0>!,? } ;
y!5:dvt $L\@da? AqqHD=Yp 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
KSsWjF}d w5(yCyNp~ static holder _1;
]5)"gL%H` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.<.#aY;N cmIT$?J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bq{]Eh0% 而不用手动写一个函数对象。
[4\aYB 9N u>}zm_ t)'dF*L cd&B?\I 四. 问题分析
Fs) 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。
y!hi"! 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。
Km"&mT $ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{G%3*=?,j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#D0W7a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
oLw|uU-| BfVBywty 五. 问题1:一致性
dQK`sLChv 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{u[+g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!t%Q{`p .l=p[BI struct holder
j/'
g$ {
s>r ^r%uK //
z{/LX
\ template < typename T >
tvT4S T & operator ()( const T & r) const
B%mtp;) P {
`0z/BCNB return (T & )r;
^9=4iXd }
om>VQ3 } ;
+(y>qd 1lsLG+Rpxi 这样的话assignment也必须相应改动:
O:,=xIXR \j:AR4 template < typename Left, typename Right >
3fl7~Lw, class assignment
wonYm27f {
F1J#Y$q~L
Left l;
ydup)[n Right r;
{lMqcK public :
2+Zti8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5QOZ%9E&M template < typename T2 >
]!J<,f7W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Pt(tRH B } ;
#//
%&k Z'e\_C 同时,holder的operator=也需要改动:
i pwW%"6 qw2)v*Fn template < typename T >
p+)C$2YK assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1@@y]s_.a {
sS|<&3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
g&kH'fR8 }
9cz )f\ .aJ%am/:% 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。
7jT#BWt 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=E1tgrW |eF.ZC)QWh return l(rhs) = r;
F:_FjxU 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。
PU"S;4m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K.%z;(U eVrNYa1>H template < typename Tp >
(rIXbekgB class constant_t
JSRg?p\ {
v4D!7t&v" const Tp t;
s.KOBNCFa public :
\6i9q= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jceHKl template < typename T >
pagC(F const Tp & operator ()( const T & r) const
8:<1|]] {
jzQ I>u return t;
;AltNGcM }
[NjajA~z>F } ;
WkP|4&-< ~T7\8K+ $ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7BS/T 下面就可以修改holder的operator=了
H6{Rd+\Z QY=QQG template < typename T >
^(J-dK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%xHu,* {
8TI#7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<ip)r; }
%uW< R@&?i=gk 同时也要修改assignment的operator()
PK8V2Ttv ..aK sSm( template < typename T2 >
}FZp840 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=uS8>.Qj 现在代码看起来就很一致了。
TtZrttCE6 `!_? uT 六. 问题2:链式操作
^>eFm8`N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Nl=+.d6Qo 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。
+yvBSpY 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。
0$!.c~ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
F;
0Dp
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#|q;t ,rXW`7!2 template < typename T >
oR7 7` struct result_1
u$\Tg3du2 {
~O8]3+U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>H8^0n)? } ;
|]I#CdO ,d5ia4\K 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:
{8_:4`YZ S~}$Ly@ template < typename T >
X=\x&Wt struct ref
{<"[D([ {
uz8nRS s typedef T & reference;
ga,A'Z } ;
#i6[4X? template < typename T >
R+C+$?4NG struct ref < T &>
%uF:) {
WGluZhRuT3 typedef T & reference;
N:5b1TdI, } ;
WI%zr2T V.+DP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rC=f#YjR h@EJTAi template < typename T >
<x ^IwS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p{w}
{
Gl=@>Dc% return l(t) = r(t);
&MBOAHhze }
I)qKS@ 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。
(Jm(}X]sh[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A-}PpH~.Z +ESX.Vel 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
!:&2+% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[@jp9D
H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@b4b{d5[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zR_9D} 最后的布局是:
(gFQK[ Add
;H`=):U / \
Ti /;|lP@ Divide 5
Gt?!E6^! / \
f45x%tha % _1 3
tPQ2kEW 似乎一切都解决了?不。
}6F_2S3c 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。
NWaI[P 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。
}kpfJLjY 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:
}x>}:"P;W bwv/{3G,Ys template < typename Right >
`W6:=H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Be'?#Qe Right & rt) const
,!xz*o+#@ {
d91I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A632 :V }
&:IfhS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jqV)V> M. 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。
0q-0zXlSL 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。
ZK W@pW]U 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。
}//8$Z<( 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
94S .9A 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
yOn H&Jj 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5VCMpy bf&.rJ0 template < class Action >
2y&_Z^kI? class picker : public Action
;F"
kD {
}?\#_BCjx( public :
fq)Ohb picker( const Action & act) : Action(act) {}
mg/C Ux // all the operator overloaded
\k2C 5f } ;
Nn~tb2\vk `HMligT Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Te{aB"B 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
^R&_}bp <T4 7kL I template < typename Right >
1mvu3}ewx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w-{#6/<kI5 {
E`
:ZH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!8H!Fj`|j }
TPN:cA6[c eUGmns Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Qr^Z~$i t 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。
A=\'r<: *+4>iL*: template < typename T > struct picker_maker
Xuz8"b5^Zx {
OgzGkc@A typedef picker < constant_t < T > > result;
nA{ncTg1\ } ;
mH7CgI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(@N~ j& {
%tklup]LF8 typedef picker < T > result;
dK-
^ } ;
:~qtvs;{ R(n0!h4 下面总的结构就有了:
;@=@N9qK 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。
UvW:# 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。
`Lb _J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`&"H*
Ie 至此链式操作完美实现。
59"Nn\}3gE -Ihn<<uE? ~7)rKHau 七. 问题3
mYsuNTx!. 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。
,& \&::R ?trt4Tbe/ template < typename T1, typename T2 >
z[$9B#P ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V@5 4k*V {
vh:UXE lm return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pU'`9fLi_ }
uj+.L6S wUZ(Tin 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:
w2M
IY_N? _mI:Lr#dT template < typename T1, typename T2 >
P"h,[{Y*> struct result_2
3>:zo:; {
}SJLBy0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sbq44L) } ;
wKeSPs{x S|=rF<]my 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?
}AeE|RNc 这个差事就留给了holder自己。
Npg5Z%+y 0N}
wD- hoSU`X template < int Order >
f0fqDmn class holder;
XyKKD&j template <>
s1*WK&@ class holder < 1 >
xYzcV%-Pm {
t0AqGrn public :
$HR(|{piZ template < typename T >
dKN3ZCw*gF struct result_1
TnZc.
{
l,FG:"`Z@ typedef T & result;
iA{chQBr } ;
aF4V|?+ template < typename T1, typename T2 >
[XY:MUe
struct result_2
7p"~:1hU {
6m;wO r typedef T1 & result;
J?HZ,7X: } ;
+ - KRp1qq template < typename T >
<}x|@u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gC,0+Y~ {
_,-M8=dL%* return (T & )r;
1dgN10 }
{KQ-Ce-6 template < typename T1, typename T2 >
dM@k(9| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yU&g|MV_ {
5jCEy*%P@ return (T1 & )r1;
RE*S7[ge }
Ms$7E } ;
R~seUW7uv" 1PT_1[eAR template <>
A?{aUQB~| class holder < 2 >
t9-\x {
Fy+7{=?^F public :
q}76aa0e template < typename T >
E )Zd{9A5) struct result_1
Aaw:B?4) {
fU){]YP typedef T & result;
;H#R{uR_< } ;
]6c2[r?g{ template < typename T1, typename T2 >
%onAlf<$:^ struct result_2
uhN(`E@ {
l.W 1$g typedef T2 & result;
x.4)p6 } ;
`
a<|CcUGU template < typename T >
(L6]uNOG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W2o8Fu {
`efH( return (T & )r;
hcqmjqJ }
%+OPas8C template < typename T1, typename T2 >
cK} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6;=wuoJi {
mYs->mg1 return (T2 & )r2;
G QB^ }
[8J}da } } ;
~Sem_U`G ''
A[`,3 1J%qbh 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> >。
$R#L@iL- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8@C|exAD` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gt~2Br4 `LHfAXKN return l(i, j) = r(i, j);
4sD:J-c 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+M%2m3.Jo !v;_@iW3e return ( int & )i;
+H^V},dBp! return ( int & )j;
qFsg&< 最后执行i = j;
o4
OEA)k)= 可见,参数被正确的选择了。
kviSQM2 x[uXD kk7:A0._ ~X(xa w!9W Cl]9M 八. 中期总结
k^%ec3l 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
,8 NEnB 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
l$~bkVNL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7|eSvC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+Q#Qu0_
{zN_l! 5$G??="K Xq)%w#l5? '!L1z45 Ol5xyj 九. 简化
5nIlG 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
r0uXMr=Z96 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wdDHRW0Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
JY8"TQ$x 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%[CM;|?B4 +-*/&|^等
{EHG | 2. 返回引用。
HaN_}UMP
=,各种复合赋值等
4g^+y.,r_f 3. 返回固定类型。
rxk{Li<9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\osQwGPV 4. 原样返回。
:Ty*i operator,
+&8Ud8Q 5. 返回解引用的类型。
:\;uJ5
operator*(单目)
->9xw 6. 返回地址。
"@?kxRn! operator&(单目)
Nn7@+g) 7. 下表访问返回类型。
y8n1IZ*#SZ operator[]
T FA 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]TprPU39 operator<<和operator>>
^nZ2p$ ~TR|Pv 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。
{hP&P 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U jzz`!mz ?
Z
fhz template < typename Left >
q;~>h struct value_return
+((31l {
Yf`.Cq_: template < typename T >
D
;I;,Z struct result_1
__%E!*m"<_ {
\k-juF80 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iC2nHZ*, } ;
(>`SS#(T!
x`l;
; template < typename T1, typename T2 >
{YTF]J$ struct result_2
kU>|E<c* {
trt\PP:H% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
V/%;:ul. } ;
ryLNMh } ;
|^{" 2l"j u(`A?H: O!Cu.9} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(,y/nc=GN
xTJ5VgG 下面我们来剥离functor中的operator()
?^5*[H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
shvcc *%BI*p return l(t) op r(t)
,w>?N\w!} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
JLn<,Gn)<\ return op l(t)
%"fKZ return op l(t1, t2)
*9wHH-# return l(t) op
Z-!T(:E] return l(t1, t2) op
[&s:x, return l(t)[r(t)]
; O0rt1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-RDs{c`y%N x^skoz 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:
ID+k`nP 单目: return f(l(t), r(t));
Mwk_SCy return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cBf{R^>Fd 双目: return f(l(t));
^C|9K>M return f(l(t1, t2));
_oVA0@#n 下面就是f的实现,以operator/为例
?{")Wt =@ struct meta_divide
T^G<)IX`c {
N\&;R$[9: template < typename T1, typename T2 >
,^C;1ph static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W/Q%%)J {
Ls*=mh~IY return t1 / t2;
2=+ ,jX{ }
EIm\!'R] } ;
R?SHXJ%' M3`A&*\; 这个工作可以让宏来做:
kn|l 3+ U8z"{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X#<Sv>c^ template < typename T1, typename T2 > \
^k##a-t<_> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Jz'+@q6h 以后可以直接用
@'4D9A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r!iuwE@ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
h!GixN? (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
~C
x2Q4E Tyl"N{ _ KVy5/A/8c 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
6<nO2 GW X\RTHlw'] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x0GZ2*vfsb class unary_op : public Rettype
bf(&N-"A {
tYa8I/HpT Left l;
CU_06A|} public :
(B#|3o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cf!R c Zr4 template < typename T >
--sb ;QG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%L.+r!. {
iKY&gnu" return FuncType::execute(l(t));
_AHVMsz@ }
X_l,fu^C#$ DBDfBb template < typename T1, typename T2 >
jp`N%O]6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`_)dEu {
;Vt
u8f return FuncType::execute(l(t1, t2));
q(W@=-uDK }
[K- s\ } ;
XU7bWafy >m!.l{*j>N -2_$zk*n 同样还可以申明一个binary_op
zPYa@0I
&@-glF5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K e8cfd~c class binary_op : public Rettype
bP@_4Dy {
bHnQLJ Left l;
1 Y&d%AA Right r;
R&0l4g-4> public :
vxx3^;4p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YSif`W! P+UK@~D+G template < typename T >
cj
*4XYu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y[rLk {
9A!qg< return FuncType::execute(l(t), r(t));
u'p J9>sC }
.@Cshj %Z4=3?5B"9 template < typename T1, typename T2 >
V^i3:' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#v-!GK_< {
y]_DW6W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p'*UM%@SIY }
4KnDXQ% } ;
lTXU #UQ[8e sh1()vT 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
/slML~$t< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9@06]EI_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,R+u%bmn# 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。
($kwlj~c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JSU\Hh! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
UsTPNQj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/rW{rf^ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<4g^c& 下面是修改过的unary_op
S SXSgp /v[-KjTj7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:w+Rs+R class unary_op
_c2# {
x3Uv& Left l;
:-)[B^0 EIRf6jL public :
V_* ^2c) OBZj-`fq J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X#y l8k_ @!$NUY8,A# template < typename T >
%#,BvQz~ struct result_1
&%lhov {
0CROq} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;
F=_ozWV* } ;
H &JKja}` j4h 7q< template < typename T1, typename T2 >
MYDSkW struct result_2
Y"@k vd {
e9d~Xi16KY typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M<"D!h9YP } ;
l-
l}xBf B.?yHaMI[ template < typename T1, typename T2 >
iJi|* P5dw typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m_B5M0}, {
vF,l?cU~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hk
I$ow ( }
|j,Mof RC 48e._t template < typename T >
~&x%;cnv_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L2qF@!Yy= {
r2G<::<zL return OpClass::execute(lt(t));
Ij+zR>P8=\ }
Fv9Z'#t }5k"aCno } ;
9\8""- ,>$#e1!J md0=6<
}P 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
VV 好啦,现在才真正完美了。
dZW:Cf 9K 现在在picker里面就可以这么添加了:
*s^5BLI9 Cv| :.y
template < typename Right >
2B4c:jJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b%kh:NV{S {
J: LSGj;R return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
i"'k|TGW^ }
^6*? a9jO> 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。
CqoL5qt J.<m@\U j-
A|\: f_7p.H6\ g=pDC+ 十. bind
/Yh8r1^2tZ 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。
%Y@3)
先来分析一下一段例子
*%O1d., _5zR!|\^ -K
jCPc int foo( int x, int y) { return x - y;}
9hv\%_>o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=vFI4)$- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Cn,jLy 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。
=8iM,Vl3 我们来写个简单的。
!rWib`% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6"DvdJ0MB 对于函数对象类的版本:
{t7
M O!g>
f template < typename Func >
:* 'i\ struct functor_trait
+,MzD'(D {
"\9@gfsp) typedef typename Func::result_type result_type;
Cdv TC`~, } ;
*f(}@U 对于无参数函数的版本:
aQ)9<LsI T.pPQH__ template < typename Ret >
uk1IT4+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
C.@zVt {
lY 1m% typedef Ret result_type;
O7.Is88! } ;
={fi&j 对于单参数函数的版本:
IOA{lN6 4nY2v['m0 template < typename Ret, typename V1 >
GB+G1w struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~ e"^-x {
NlKnMgt~ typedef Ret result_type;
yR`-rJb V } ;
(~P&$$qfD 对于双参数函数的版本:
WDZEnauE .Ybm27Dk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)S%mKdOm
$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t`LH\]6@ {
xWD wg@ P typedef Ret result_type;
{[$p}#7Y } ;
!B\\:k]aO^ 等等。。。
G67BQG\av 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
iz'8P-]K> pS%Az)3RZ template < typename Func >
$exu}% struct func_return
.VUZ4e
{
hE=cgO`QU template < typename T >
%pMW5]H struct result_1
$]Q_x? {
'g^]ZTxb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T|E ;U } ;
+@!9&5SA /
g&mDYV| template < typename T1, typename T2 >
I@hC$o struct result_2
:g,r l\S7 {
toQn]MT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lyib+Sa ?` } ;
ss[8d%V } ;
%PG0PH4? 9A6ly9DIS 83S],L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"evLI? |6&"r& template < typename Func, typename aPicker >
sOHh&e class binder_1
pZH
bj2~ {
6@T_1 Func fn;
Y`M.hYBXk aPicker pk;
^iGIF~J9 public :
GxvVh71zP 46 77uy template < typename T >
S`J_}> struct result_1
BFMM6-Ve {
VC.r typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E J 9A
4B } ;
MM97$ v!x=fjr< template < typename T1, typename T2 >
o$Jk27 struct result_2
/O8'8 sL5 {
ue`F| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M~@\x]p > } ;
ak NJL\b i3kI{8h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ztTpMj xOkf9k_ template < typename T >
t$}+oCnkv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:!3P4?a {
L\b$1U!i return fn(pk(t));
UP,(zKTA }
'8}\! i& template < typename T1, typename T2 >
cd:O@)i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MHgS5b2 {
>`6^1j(3 return fn(pk(t1, t2));
g'mkhF( }
lRO4-
y } ;
YKk%lZ.8 ln3.TR* M]6=Rxq1:E 一目了然不是么?
?"L>jr( 最后实现bind
9 /9,[ A Tp9LBF B[k"xs template < typename Func, typename aPicker >
=P5SFMPN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z\;kjI {
(V
|P6C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/]YK:7*98 }
oVLz7Y[JE jSddjs 2个以上参数的bind可以同理实现。
o XGf#>keg 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。
p*>[6{$3)O YGxdYwBwf 十一. phoenix
(+4=A k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ZI5UQH/ <,LeFy\zW for_each(v.begin(), v.end(),
4=1lyw (
u52@{@Ad do_
bjR&bIA: [
^goS?p/z cout << _1 << " , "
@m(\f ]
Ron^PvvY& .while_( -- _1),
F9d][ P@@ cout << var( " \n " )
fA|'}(kH )
N`#v"f<~Q );
F`Pu$>8C Q(%uDUg% 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:
,PY<AI^59 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
H 9&?<j1n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
FCI38?`% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u<+;]8[o PY` V]|J _Jx?m template < typename Cond, typename Actor >
.}Xkr+
+] class do_while
8y+Gvk: {
u0i
@. Cond cd;
s
n? Actor act;
4I,HvP public :
(L~3nN;rr template < typename T >
NeNKOW#X struct result_1
X_=oJi|: {
+[z(N typedef int result_type;
jP+4'O!s[ } ;
.&*Tj}p KnbP@!+c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
gg6&Fzp Q y15TJ template < typename T >
J :, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DrW]`%Ql {
n)pBK>+ do
uZ
OUp8QQ {
pKp#4Js act(t);
L !{^^7 }
%S@XY3jZY while (cd(t));
Ef7Kx49I return 0 ;
654PW9{( }
Z3[,Xw } ;
|QHWX^pO F.AO B [y1RI|9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K5k,47" 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。
p-ry{"XA 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。
]Q^oc 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。
GTLlQy)'= 下面就是产生这个functor的类:
Wlt shZo ^GL0|G=(1 X2o5Hc)l< template < typename Actor >
rvOR[T> class do_while_actor
m.lNKIknQ {
H#6J7\xcS Actor act;
/x`H6'3? public :
Ot v{#bB$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4;%=ohD:! ))eR template < typename Cond >
js2?t~E] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
aIkxN& } ;
p%j@2U _gU[FUBtJ Ih"f98lV 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^gv)[ 最后,是那个do_
]jM D'vg^b KxiZx I M"~B_t,Nw class do_while_invoker
&0Nd9%> {
;r8,Wx@f1C public :
ZVda0lex& template < typename Actor >
6`EyzB%.$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}<S|_F {
&4DvZq= return do_while_actor < Actor > (act);
Hjlx,:'M }
y<B " } do_;
R[o KhU ' Bdvqq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zYH6+!VBH# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UIzk-.< 最后来说说怎么处理break和continue
_{T`ka 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。
5% +T~ E* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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