一. 什么是Lambda
DGevE~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>~K
qg~ 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,
rP!#RzL ]7;\E\o p{PE@KO: -s9P8W class filler
7}*6#KRG {
6U^\{<h_c public :
qF 9NQ; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k</%YKk } ;
s?ko?qN( $T :un.TM g;ZxvR)ZJk 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ICAH G7 , Me6+~"am/ lN9=TxH1(; c)@>zto# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c5|:,wkx 0\2\*I}? K\vSB~{[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
['%69dPh xoOJauSX1
-Ij& rHP%0f9: 二. 战前分析
&-5_f*{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
_-5,zPR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
rp5(pV7*
BUwONF RxMH!^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ORu2V#Z[ /* --------------------------------------------- */
-{`@=U vector < int *> vp( 10 );
|Yq$sU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;Jd3u
- /* --------------------------------------------- */
6\61~u ~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I|# 5NE6 /* --------------------------------------------- */
W+*5"h int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*m2=/Sh /* --------------------------------------------- */
*Z_C4Tj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
iMfngIs | /* --------------------------------------------- */
XJ2^MF2BU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kh%{C]".1 jYiv'6z >J u]2++lx :_Eqf8T 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jk0r&t7 1._1, _2是什么?
.rPn5D Y 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。
%r4q8- 2._1 = 1是在做什么?
6i0A9SN 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。
ZylJp8U 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。
4nAa`(62 7} jWBK G|\^{5 三. 动工
f<A5?eKw 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.Vq)zi1< ]tY
^0a Dde]I_f} r=c<--_@ template < typename T >
N25V] class assignment
;;A2!w{}[i {
97)/"i e T value;
m[k_>e\u public :
85;b9k&\M assignment( const T & v) : value(v) {}
GJqE!I,. template < typename T2 >
9;xM% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TNJG#8 n%Y } ;
MQKfJru7 .5!t:FPOv uytE^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Et_V,s<| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0| ;
.6\ UU8pz{/ HK+/:'Pu jSc#+_y class holder
pu,?<@0YK {
0EJ(.8hwm public :
5JhdVnT_ template < typename T >
67y Tvr@a assignment < T > operator = ( const T & t) const
US {
CkswJ:z)sc return assignment < T > (t);
.G o{1[ }
F7")]q3I~ } ;
5[n(7;+gw gl&5l1& h~wi6^{&Y 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:
3Tq\BZ ^9-&o static holder _1;
X>?b#Eva Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Mc!Xf[ )#F]G$51r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q64k7<C, 而不用手动写一个函数对象。
16SOIT upvS|KUil -R>}u'EG> X\}Y 四. 问题分析
Bvt@X 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
~SvC[+t+U 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5Zw1y@k( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Y
wkyq>Rv 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M# 18H<] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bqQq=SO [yj).*0 五. 问题1:一致性
u{z``] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
NzKUtwnIz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ej7 /X ~ Blq8H"3!: struct holder
pWu LfX {
34!dYr% //
RI2f`p8k template < typename T >
'Peni1_ T & operator ()( const T & r) const
Nm):9YQ/ {
1N2,mo?2 return (T & )r;
_Jv
9F8v }
~:km]?lz0 } ;
SE7W F18A ASPy 这样的话assignment也必须相应改动:
+h_ !0dG U:F/iXz template < typename Left, typename Right >
4.RG4Jq class assignment
~XeFOMq {
a}Sd W Left l;
PA w-6; Right r;
,<DB&&EV8 public :
(z$r :p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~ d^<_R template < typename T2 >
;6
+}z~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6n1rL } ;
20rkKFk* {G*A.$-d 同时,holder的operator=也需要改动:
>u%]6_[ PCn Q_A-Q template < typename T >
f.GETw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a{Esw` {
;IK[Y{W/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
lt$zA%`odc }
. |*f!w}5 7m#[!%D 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。
7j7e61
Ax 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|
nJZie8m qNyzU@ return l(rhs) = r;
/WPv\L 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。
sS
TPMh 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qz4^{ CXtU"X template < typename Tp >
t?nX=i*~] class constant_t
%7`f{|. {
!QmzrX}h const Tp t;
qW 1V85FG public :
G,= yc@uq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p
(FlR?= S template < typename T >
k#bu#YZk const Tp & operator ()( const T & r) const
JN6-Z2 {
9{j66 return t;
c.\O/N
}
U=sh[W } ;
i~J;G#b YGc^h(d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^% Q|s#w. 下面就可以修改holder的operator=了
h;lirvO| *b}>cn)<v
template < typename T >
avp;*G} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dMx4ykrR {
4;`Bj:. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7nzGAz_W }
M9!AIHq4 a:YI"*S
同时也要修改assignment的operator()
_B2V "p >*twTlb{ template < typename T2 >
#sKWd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m"c :"I6 现在代码看起来就很一致了。
TaJB4zB 2S`?hxAL 六. 问题2:链式操作
1G~S|,8p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
EPW7+Ve 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。
c':ezEaC 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。
C9S@v D+ 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。
W&:[r/8wA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
J` {6l [=*E+Oc template < typename T >
#n\C
| struct result_1
y'ja< 1I> {
wxLXh6|6%_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o-7>eE}+ } ;
!\[+99F# N12:{U 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:
bt+,0\Vg5 _nT{g template < typename T >
uQLlA&I" struct ref
Y^"4?96 {
m8+(%>+7 typedef T & reference;
*5%*|> } ;
D}Ilyk_uUw template < typename T >
puJ#w1!x` struct ref < T &>
V%HS\<$h {
'k&?DZ! typedef T & reference;
7dh1W@\ } ;
f<y&\'3 'UM!*fk7C 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SN+S6 +?RGta'%k template < typename T >
@E`?<|B} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-jg (G GJ {
/7$mxtB5%L return l(t) = r(t);
j&6 jRX }
&;H{cv` 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。
Iy
{U'a! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ZeasYSo4P dTEJ=d40 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
5T4"j;_.BL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jj\ [7 O* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{gf>* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e{G_GycH 最后的布局是:
rqCa 2 Add
wCZO9sU:6= / \
QL"gWr`R Divide 5
D_|B2gdZY / \
d&:H&o)T! _1 3
>Pe:I 似乎一切都解决了?不。
P#GD?FUc 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。
AZFWuPJo 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。
|U[y_Y\a 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:
t\j!K2 d+z[\i template < typename Right >
urY`^lX~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FN"rZWM Right & rt) const
X<Za9 {
b5ie <s return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UPCQs", }
coQ[@vu 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[ET6(_=b 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。
DM7}&~ 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。
1JTbCS 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]6KrG18b 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。
.+#Lx;}) 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?
F 1|zXg) 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:
l%"`{ >.dHt\ template < class Action >
4E"d / class picker : public Action
='/Z;3jt]x {
3\!F\tqD \ public :
oo'w-\2]p picker( const Action & act) : Action(act) {}
#-x@"+z // all the operator overloaded
KvFR8s } ;
V> a*3D |i)lh_iN 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。
5 Rz/Ri\c= 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:
<A~GW
'HB ZL91m`r template < typename Right >
9$tl00 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N2~$rpU3 {
cIw
eBDl return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:zL 393( }
hjY0w x72G^`Wv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\ZnN D1A 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。
OCx5/ 88X ~"mj;5Id template < typename T > struct picker_maker
NM L|"R; {
DA <ynBQ typedef picker < constant_t < T > > result;
OAok } ;
PKtU:Eg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Z*bC#s? {
GAU!_M5 N typedef picker < T > result;
yKDZ+3xK] } ;
sMi{"`37 8$ DwpJ 下面总的结构就有了:
ce5nG0@# 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。
M'u=H 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。
,RK3eQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?vu|o'$T, 至此链式操作完美实现。
ZO7bSxAN- {'IFWD. 5 {% F`%_{" 七. 问题3
npj/7nZj 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Pf8u/?/ fNxw&ke8& template < typename T1, typename T2 >
yisLypM* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_'c+fG
\ {
%8Yyj{^!( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_W9&J&l0so }
rbh[j@s@ 94z8B;+H] 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
qz:]-A A[9NP-~ template < typename T1, typename T2 >
5^F]tRz- struct result_2
fOW_h {
??I:H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
jaqV[*440U } ;
6$z'wy/* 4g!7
4a 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?
{bTeAfbf] 这个差事就留给了holder自己。
n#>5?W `cO|RhD@ no3Z\@% template < int Order >
*:#Z+7x
] class holder;
Qu}N:P9l?X template <>
%]GV+!3S class holder < 1 >
Vi,Y@+4 {
Y`]rj-8f0B public :
c(:Oyba template < typename T >
q2Rf@nt struct result_1
$`Rxn*}V4# {
;@!;1KDy typedef T & result;
VKf6|ae } ;
#01/(:7 template < typename T1, typename T2 >
#ko6L3Pi struct result_2
sy.:T]ZH {
".M:`BoW4 typedef T1 & result;
28+HKbgK } ;
lbofF==( template < typename T >
z`@z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!OQuEJR {
EOQaY return (T & )r;
w06gY }
FoLDMx( template < typename T1, typename T2 >
'8={ sMy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fva]*5 {
&[)D]UL return (T1 & )r1;
9F)W19i. }
h/9Sg*k } ;
XC}1_VWs w<mqe0 template <>
?Hk.|5A} class holder < 2 >
U
TS{H {
wKLN:aRF2 public :
ebD{ pc`& template < typename T >
%\l0-RA@< struct result_1
&&*wmnWCS{ {
[[$Mh_MD typedef T & result;
dL(4mR8 } ;
D0KELAcY template < typename T1, typename T2 >
]eD [4Y\#t struct result_2
}M="oN~w {
YZ{;%&rB typedef T2 & result;
yW:AVqE)t } ;
)Kr(Y.w template < typename T >
$WJy?_c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iI}nW {
@M9_j{A return (T & )r;
xT/9kM&}L }
0*{@E%9 template < typename T1, typename T2 >
.:SfMr;G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,`+Bs&S 8 {
$ JuLAqq return (T2 & )r2;
xNx`J@xt$ }
^[*AK_o_DQ } ;
#e*$2+`[A 8W{ g gi
'^qi2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Yr:>icz| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qm~Kw!kV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
" _mmR
M w[|y0jtw return l(i, j) = r(i, j);
r*>QT:sB 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iAg}pwU EtPgzw[#c9 return ( int & )i;
=$[W,+X6f return ( int & )j;
cUYX1a)8 最后执行i = j;
?9CIWpGjU 可见,参数被正确的选择了。
Mc.^s [!5l0{0 3 k`NNA "^!j5fZ % ghJ*iHR 八. 中期总结
td%Y4-+ - 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:
A03I-^0g+
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PaA6Z": 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1ME|G"$ ; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!(}OBZ[* 9B&
}7kk >&g2 IvDS 0;'j!`l9
hgNY[, ;A`IYRzt 九. 简化
*-+C<2" 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。
j`Tm\!q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#dL5x{gV= 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:
uTxX`vH@! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I<IC-k"Y +-*/&|^等
PZ~`O 2. 返回引用。
9j9YQ2 =,各种复合赋值等
5X#i65_- 3. 返回固定类型。
7ucx6J]c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.`b4h"g: 4. 原样返回。
q=J9LQ operator,
T %$2k> 5. 返回解引用的类型。
@^BS# operator*(单目)
2J1B$.3' 6. 返回地址。
`NTM%# w operator&(单目)
Z^6A_:]j 7. 下表访问返回类型。
V,`!rJ operator[]
~D$#>'C# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9T?~$XlX operator<<和operator>>
wA{*W>i LNWqgIq 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。
?L`MFR 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I=Gr^\x= "tEj`eR template < typename Left >
\z&03@Sw struct value_return
J{aQ1) {
tvGg@Xs\ template < typename T >
xn0s`I[ struct result_1
't||F1X~J {
>|y>e{P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F0X5dv } ;
"v*oga% ^U R-#WaQ template < typename T1, typename T2 >
gNG0k$nP struct result_2
B:B0p+$I
{
nD^{Q[E6= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kq-mr } ;
g|_HcaW } ;
z0EjIYI[N q}wl_ku9+ <>ZBW9 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o6`Y7,] r3*+8D~a_ 下面我们来剥离functor中的operator()
$w 5#2Za 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0[_O+u 9/@FADh return l(t) op r(t)
m9\@kA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z36brv<_'p return op l(t)
PmuEL@'^ U return op l(t1, t2)
N`
@W% return l(t) op
=*@MQ return l(t1, t2) op
$%N;d>[U, return l(t)[r(t)]
3sd{AkD^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P2A]qX 5WrIg(l 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
O6*'gnke 单目: return f(l(t), r(t));
}[XB]Xf return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5P5A,K 双目: return f(l(t));
PEOM1oY)w return f(l(t1, t2));
(**-"o]HH 下面就是f的实现,以operator/为例
::^qy^n jV(xYA3 struct meta_divide
1R^XWAb {
nsM>% +o template < typename T1, typename T2 >
ze#rYN vo/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'Qp&,xK {
\}]=?}( return t1 / t2;
9&|12x$ }
wdN>KS2! } ;
:pL1F)-* r_qncy,F 这个工作可以让宏来做:
^=4I|+P,6. (9WL+S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e
_SoM!; template < typename T1, typename T2 > \
"u3fs2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
WcV\kemf 以后可以直接用
wsdB;
6%$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'7RR2f>V 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
-+j9X;h: (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。。。)
KNO*)\
op.PS{_t 3[00-~&U 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
'PmHBQvt& i{1)=_$Vt` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8.q13t!D class unary_op : public Rettype
[N0/"> c {
k8Su/U Left l;
JO<gN=
[ public :
m M\!4Yi`7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>uP{9kDm V{a}#J template < typename T >
!.tL"U~4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&"~,V6,q {
.&*
({UM return FuncType::execute(l(t));
mlsvP%[f. }
vkNZ -`+I IxK 3,@d template < typename T1, typename T2 >
n;S0fg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eY6gb!5u {
@SF")j| return FuncType::execute(l(t1, t2));
^-csi }
/:*R -VdF } ;
W_e-7=6 "W,"qFx ?h>%Ix 同样还可以申明一个binary_op
.5Z,SGBf nkr, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OW[/%U> class binary_op : public Rettype
0s+rd& {
8`rAE_n`% Left l;
)M|O;~q Right r;
^Xt]wl*]+ public :
H;b'"./ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P}.yEta ]/<Qn-BbU template < typename T >
Wj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^)%wq@Hi {
a-UD_|! return FuncType::execute(l(t), r(t));
(Ay4B*|! }
g O\f:Pg qI4R`P" template < typename T1, typename T2 >
}{w_>!ee typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+i q+ {
$J;=Ux)$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q%AS;(d }
2jrX } ;
9^C!,A{u4 ^c[CyZ:a T^=Ee?e 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
}~Kyw7? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wzLiVe- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
CpP$HrQ 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。
B 3,ig9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.@/z-OgXg 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。。。
HpjIp. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=%nqMV(y 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)
yW6[Fpw 下面是修改过的unary_op
-c<1H)W Lu#@~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/KJx n6 class unary_op
MR l*rK {
/S=;DxZ,r Left l;
2}xFv2X |Z^c#R public :
s_Ge22BZ 1+PNy d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gp|7{}Q{ 'k(~XA}X: template < typename T >
}mT%N eS struct result_1
aBA#\eV {
GO:1
Z?^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J?,!1V= } ;
,[K)E n9-q5X^e> template < typename T1, typename T2 >
2YP"nj# struct result_2
@ T~#Gwv {
7gR; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l.NkS } ;
|2t7mat qeO6}A"^| template < typename T1, typename T2 >
%Cbc@=k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k~s>8N:&G {
<K.C?M(9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZZ.0' }
krnk%ug dW=D] template < typename T >
?\p%Mx? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/o06h y {
tU~H@' return OpClass::execute(lt(t));
<0,ah4C }
'y@ 2,9v %H 6ZfEO } ;
!+26a*P [XU{)l u>i+R"hi" 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
H|Fqc=qp 好啦,现在才真正完美了。
[@l
v]+@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"j@IRuH HEfA c
template < typename Right >
{HJ`%xN| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3b[[2x_UU {
{pJ@I=q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<n2{+eO }
I9j+x]) 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。
fM[fS?W kKk |@ &u`rE"" #?|1~HC 'hHX"\|RA 十. bind
2Q_{2(nQb 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。
ws(}K+y_ 先来分析一下一段例子
!vo '8r?& ][K8\ &8YI)G% int foo( int x, int y) { return x - y;}
; dHOH\,: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iKEKk\j-w bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
uB&I56 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。
cS ;=_%~ 我们来写个简单的。
&/#Tk>: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i^V4N4ux] 对于函数对象类的版本:
'*{Rn7B5 u9~V2>r\ template < typename Func >
s1b\I6&:J struct functor_trait
-N!soJ< {
`&Of82*w typedef typename Func::result_type result_type;
aKU8"
5 } ;
c68$pgG 对于无参数函数的版本:
RknSWuFKt Gqz)=' template < typename Ret >
J<:D~@qq struct functor_trait < Ret ( * )() >
AeQ&V d| {
,xM*hN3A typedef Ret result_type;
3'@jRK } ;
>U
Ich 对于单参数函数的版本:
g:6}zHK ]X;*\- template < typename Ret, typename V1 >
g<0%-p struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)^@V*$D {
H.G^!0j; typedef Ret result_type;
ia.B@u1/ } ;
h] TVi$J 对于双参数函数的版本:
|q b92|?
?|rw=% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Gg,k struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,7nb;$] {
*E q7r>[ typedef Ret result_type;
3K]0sr } ;
WD`{kqc 等等。。。
GM5 6xZ!2T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~=gH7V szs3x-g template < typename Func >
:qKY@-t7H struct func_return
00x^zu?N {
Q2WrB+/ template < typename T >
FrM~6A_ struct result_1
cx%9UK*c {
-r0\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iYs?B0*JWK } ;
:h dh$}y %lW:8ckL template < typename T1, typename T2 >
l{x#*~ga struct result_2
BQmafpp` {
.Eyk?"^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HSFf&|qqx } ;
$>37PVVW } ;
!/9Sb1_ ~ ! { aA*E{ 3$f5][+U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
yFtf~8s3 T:5%sN;#O template < typename Func, typename aPicker >
siZ_JJW class binder_1
L. ?dI82c {
gx
R|S
Func fn;
hf5SpwxLiH aPicker pk;
}n8;A;axi public :
4gt "dfy+ ON!G{=7 template < typename T >
l'8wPmy%N struct result_1
,+evP=(cX {
p%_
:( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F09AX'nj } ;
RLX^'g+P ;XuEMq,Di template < typename T1, typename T2 >
n,LKkOG struct result_2
]KT,s]. {
X.5LB!I) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p arG } ;
J~`%Nj5> $F$R4?_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
UeeV+xU YQsc(6 template < typename T >
Y|jesa {x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q9]L!V9Rv {
7u0R=q return fn(pk(t));
5!p'n#_ }
H5t`E^E template < typename T1, typename T2 >
@x
]^blq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zhL,BTH {
,1+_k ="Z return fn(pk(t1, t2));
6;V1PK>9 }
&h[}5 } ;
p[:%Ck"$7 ^PpFI BVeNK=7m% 一目了然不是么?
k;X1x65uP 最后实现bind
zwK;6&(W ]`9K|v =%G[vm/-) template < typename Func, typename aPicker >
qE=OQs9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vtk|WV?>P+ {
bUL9*{>G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
' "
yl>" }
be@uHikp;v 3o^M% 2个以上参数的bind可以同理实现。
<-aI%'?* 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
TnAX;+u _@76eZd 十一. phoenix
j)*nE./3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uS,$P34^oy f/m6q8!L{ for_each(v.begin(), v.end(),
6GvnyJ{[ (
o)WSMV(&f do_
,Yz+?SmSZ& [
=1Jo-!{{ cout << _1 << " , "
VHNiTp ]
" V2$g .while_( -- _1),
C>ZeG
Vq cout << var( " \n " )
!-~(*tn )
O,#[m:Ejb );
3Re\ T X|G+N(`|( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Ry3 f'gx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
9B0"GEwrs operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[hbIv 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pQ8+T|0x GrC")Z|3u 7C^ nk
z template < typename Cond, typename Actor >
OSk9Eb4ld class do_while
h (2k;M^s {
gp2)35 Cond cd;
{*Pp^r Actor act;
![%,pip2/& public :
KYN{iaj template < typename T >
}FVX5/.' struct result_1
g7i6Yj1 {
l0)uu4| typedef int result_type;
#m>mYp8E.5 } ;
q5PYc.E([ 3}Qh`+Yj] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7i/Cax c
@R6p+ template < typename T >
Fwqf4&/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9f`Pi:*+/ {
q#Vf2U55m do
O!tD1^O!1} {
:_ox8xS4 act(t);
lsCh K }
ak[)+_k_ while (cd(t));
t`B']Ac;T return 0 ;
4uA^/]ygo }
(=9&"UH } ;
c2/HY8ttRD RUKSGj_NJ FO$Tn+\ 6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UepBXt3) 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。
+_Z/VQv 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。
,jmG!qJb 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。
b??1Up 下面就是产生这个functor的类:
(P-<9y@ g=Di2j{A s=4.Ovd\ template < typename Actor >
+&@0;zSga class do_while_actor
UEUTu}4y {
ig{5]wZ( Actor act;
-s"lW 7N^ public :
iXFaQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9K!='u` .2xkf@OP template < typename Cond >
2X_ef picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lDeWs%n } ;
!=:c8V
~A/_\- LNkyV*TI 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
nmr>Aj8[ 最后,是那个do_
"f_Z.6WMY a2TC, }|,y`ui\ class do_while_invoker
"T|\ {
;H lv public :
Cx[4
/~_< template < typename Actor >
iq$/6!t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/eQn$ZRP, {
V_!i KEU return do_while_actor < Actor > (act);
@V)WJ{ }
q]x@q } do_;
'Nh^SbD+_| bd4q/w4q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.+>}}, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x<(h9tB 最后来说说怎么处理break和continue
JN_#
[S$
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。
o9i\[Ul 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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