一. 什么是Lambda
{]\QUXH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P5+FZzQ 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,
Y&O<A8=8 I9ga8mG4-' XD5z+/F<"0 aDx{Q& class filler
'[]V%^F {
4c2*)x$@ public :
.[1"Med J void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
':71;^zXf } ;
"WTnC0< */Oq$3QGsV
Efsfuv 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
w0x%7mg@ UW+|1Bj_: R{~Yh.)~ #c5 NFU}9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C3af>L@} klG]PUzd S~+}_$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sKhX0,s& .(tga&] 7E$
e1= b$P=rIB 二. 战前分析
8>Hnv]p 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。
d ,| W 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$7
NT}L qb y! N(v<*jn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A]2zK?|s /* --------------------------------------------- */
dA[Z\ vector < int *> vp( 10 );
!GcH ) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M0<gea\ = /* --------------------------------------------- */
iWu$$IV?- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|1G /J[E /* --------------------------------------------- */
U}7a;4? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}O<u /* --------------------------------------------- */
V.kUFTCvf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
![Z'jCpy /* --------------------------------------------- */
=<I 90j~) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:]Jwcp #$xiqL 0nS69tH }"j7Qy)cs 看了之后,我们可以思考一些问题:
A-vK0l+ 1._1, _2是什么?
\?-`?QPux 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
mh>)N" 2._1 = 1是在做什么?
5V\\w~&/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
jE.U~D)2YF Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
9u/ "bj r5z_{g w{3
B 三. 动工
[k(oQykq 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<U=:N~L N=&~3k RS G\3( h>w4{ u0 template < typename T >
f5+a6s9 class assignment
QfJ?'* {
hf
rF7{yj T value;
"gXz{$q public :
/i|T \ assignment( const T & v) : value(v) {}
l|[cA}HtB template < typename T2 >
a_/\. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
oJw~g[ } ;
/"+n{*9 yzt6 RQ#gn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+rbj%v}Fh 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|?0Cm|? A,rgN;5fb +Gi~VW. *4Cq,o`o> class holder
<l(6$~(-u {
RuDn1h#u{ public :
OwrzD~ template < typename T >
KFBo1^9N assignment < T > operator = ( const T & t) const
`/JJ\`Pu {
mmm025. return assignment < T > (t);
T<06y3sN }
,x}p1EZ } ;
>(Jy=m? wxpE5v+f| IC>OxYg* 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:
306C_M\$ CXGq>cQ=d static holder _1;
u1O?` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E~]8>U?V -J4?Km for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^EE3E' 而不用手动写一个函数对象。
WK]SHiHD >I AwNr #q40 >)] ?"\`u; 四. 问题分析
PhF3' "> 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。
?J,hv'L] 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。
&*RJh'o|N( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=YkJS%)M) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d paZ6g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2`/JT rIp84} 五. 问题1:一致性
HJ]\VP9Zb 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?|
JX(J Z/8B^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h=umt<&D hN$6Kx>{ struct holder
w}^z1n {
n.p6+^ES //
7. 9n template < typename T >
!EuU
@+ T & operator ()( const T & r) const
B\A2Vm`& {
)e|Cd} 2 return (T & )r;
:<4:h.gO8 }
Ath^UKO" } ;
aPaGnP:^ qlmz@kTb 这样的话assignment也必须相应改动:
iD#HBo J6/Mm7R template < typename Left, typename Right >
RRig
class assignment
vULlAQG {
IwhZzw
w Left l;
S',i Right r;
w35r\x + public :
{X<mr~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&Al9%W template < typename T2 >
q}*"0r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
JS% &ipm } ;
/Za'L#=R ww82)m8 同时,holder的operator=也需要改动:
t=J\zyX! l;zp f|.Vc template < typename T >
lg1yj}br assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^%wj6 {
{@1.2AWg return assignment < holder, T > ( * this , t);
c)gG }
aW]!$ !xyO 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。
Au &NQ+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>lQ&^9EI% 2
|w;4 return l(rhs) = r;
F;Ms6 "K 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
=cE:,z;g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R4GmUCKB= "I?sz)pxG template < typename Tp >
1XQJ#J1/ class constant_t
:Jwc'y-] {
Gjq:-kX\ const Tp t;
(-Rh%ZHH public :
^^QW< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N#'+p5|> template < typename T >
/-JBzU$ const Tp & operator ()( const T & r) const
1$oVcDLl {
U;o[>{L return t;
lob{{AB,! }
qW[p .jN } ;
]C^D5(t/cd 3>qUYxG8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cGiS[-g 下面就可以修改holder的operator=了
jca7Cx`sm Y\luz`v template < typename T >
&n+3^JNl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n-[J+DdB {
uZ][#[u return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}yCJ#} }
=SPuOy8 b{qeu$G R 同时也要修改assignment的operator()
2P`QS@v0a= =\.Oc+p4 template < typename T2 >
'jWd7w~( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c0jdZ#H 现在代码看起来就很一致了。
&WAO.*:y n~N>c*p 六. 问题2:链式操作
:" Q!Q@> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j|gv0SI_
w 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。
TtEc~m 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。
D(xgadr 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`,c>! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Vzf{gr? O~F/{:U template < typename T >
|$@/
Z+ struct result_1
'0x`Oh&PK {
D7cOEL< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
z!27#gbL } ;
aCzdYv\} & ""l_&3oz 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
]z`Y'wSxd LcCb[r template < typename T >
+cv7] struct ref
9'F-D {
6dQa|ACX_ typedef T & reference;
7qSlqA<Hs } ;
Dt?O_Bdv[ template < typename T >
(x,w/1 struct ref < T &>
d&'z0]mOe {
?PORPv# typedef T & reference;
%:^,7
.H@ } ;
<Ur(< WTV E< nXkqD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
v<iMlOEt >ijFQ667>j template < typename T >
yO.3~H)c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+;SQ}[ {
iA*Z4FKkT return l(t) = r(t);
Ao)hb4ex }
/=Bz[O 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
<y5V],-U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X.<_TBos| b2c% 0C 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
cAJKFuX" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L;30&a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|qbCmsY5/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7onMKMktM% 最后的布局是:
Xm`s=5% Add
6ae / \
=1t#$JG Divide 5
m)9N9Ii#) / \
rZ<0ks _1 3
>kOc a 似乎一切都解决了?不。
'TpW-r: 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。
l!e8=QlJ 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。
l=*^FK]L` 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:
|sz`w^# Ib.`2@o& template < typename Right >
'JY*K:- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zzr+p. Right & rt) const
w]
LN(o: {
jfF,:(P%W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+:1ay^YI }
~a m]G0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=Run 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。
;SkC[;`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。
~(Gv/x 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。
_`Ey),c _ 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。
^zkTV_,cRp 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?
Rt~Aud[ 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:
NWPL18*C L^rtypkJ template < class Action >
u.iFlU class picker : public Action
Qfo'w%px {
H4 Y7p public :
:Bp{yUgi@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
j~c7nWfX // all the operator overloaded
d$)'?Sf]h } ;
(WiA !OM9aITv[ 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。
GyJp!
xFB 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:
I$0`U;Xd Mh'QD)28c template < typename Right >
I2("p.+R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T:x5 ,vpM {
[bkMl+:/HG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@eMDRbgq;[ }
0X+Jj/-ge R[
S*ON Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
oQ~Q?o]Ri 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,R0@`t1 p 8h9t8? template < typename T > struct picker_maker
a*&P>Lwe7& {
#G{}Rd|! typedef picker < constant_t < T > > result;
b_ Sh#d& } ;
0TU~Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
udB:ys {
#/sKb2eQ typedef picker < T > result;
ba|x?kz } ;
)/2* <jr jo=XxA 下面总的结构就有了:
AC ,$(E 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。
w( `X P 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。
O;
EI& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
94I8~Jj4 至此链式操作完美实现。
//KTEAYyy# !.iu_xJ N'Va&"&73> 七. 问题3
_6THyj$f 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。
`m<l8'g Cca(
oV template < typename T1, typename T2 >
N J:]jd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{>OuxVl??k {
7M}T^LC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i\2MphS }
xXH%7%W'f C]*9:lK 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:
lW'6rat (Z.K3 template < typename T1, typename T2 >
K]zBPfx struct result_2
FB@c
+*1 {
gqNd@tYI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V'pNo&O= } ;
iKV;>gF,)v E5 H6&XU 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?
jD0^,aiG 这个差事就留给了holder自己。
<;#d*&] $y\'j5nk3 Q`g0g)3w template < int Order >
~FH''}3:3 class holder;
X55Eemg/ template <>
`j[)iok class holder < 1 >
*La*j3|: {
dGQxGt1 public :
8^p/?R^bu template < typename T >
Kr=DoQ."d8 struct result_1
N:0/8jmmO {
s!Y>\3rMW typedef T & result;
e{O mW } ;
{"y{V template < typename T1, typename T2 >
QV+(' struct result_2
) gvXeJ {
\% &QIe;:k typedef T1 & result;
B9iH+
]W } ;
:g'"*VXYB template < typename T >
z1f~:AdL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/-E>5 w U {
]N-K`c] return (T & )r;
|k)h' ? }
PmvTCfsg template < typename T1, typename T2 >
ho#]?Z# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B^U5=L[:p {
Ha$|9li` return (T1 & )r1;
J[L$8y: }
f!P.=Qo[= } ;
"My \&0- ,V)yOLApVj template <>
vkE6e6,Qc class holder < 2 >
"<3PyW?zt {
^O#,%>1J public :
9XF+?
x template < typename T >
P~;NwHZ?k struct result_1
gO<>L0,j {
6aCAz2/ typedef T & result;
+F&w~UT } ;
|GL#E"[&' template < typename T1, typename T2 >
{\`#,[ struct result_2
X)fj& {
ub}t3# typedef T2 & result;
A[XEbfDO } ;
U;OJ.a9 template < typename T >
2 'xT% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*`ji2+4Sjw {
/4w&! $M- return (T & )r;
|?V6__9 }
T$GhE template < typename T1, typename T2 >
r4Pm
i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)eY3[>` {
cliP+# return (T2 & )r2;
n1DD+@ }
n0@e%=H)I } ;
L\nWhmwl $4 >K2 p:k>!8.Qho 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
O]m,zk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Sq-mH=rs] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
s=~r. x -nN }8&l return l(i, j) = r(i, j);
s4;SA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q3T'rw%Eh ?5'UrqYSW return ( int & )i;
1`5d~>fV return ( int & )j;
qW][Q%'lt 最后执行i = j;
vNd4Fn)H 可见,参数被正确的选择了。
oVb6,Pn ]^VC@$\)+ hn)mNb! a5?Rj~h!< Pf]6'?kQ 八. 中期总结
xV~`sqf 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:
,8c` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0#G&8*FMN 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
m-5Dbx!j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
zYYc#N/ E>KV1P IBQmm(+v tE9%;8;H syv6" 2Z'B Xko[Z;4v8' 九. 简化
dW,$yH_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
opjrU$<]N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NL0X =i 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:
op"RrZAZBT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
My:wA;# +-*/&|^等
1r\? uD 2. 返回引用。
LC*@/(( =,各种复合赋值等
bxc#bl3 3. 返回固定类型。
mj%Iow. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9$)TAI&P 4. 原样返回。
hCc_+/j| operator,
CcLP/ 5. 返回解引用的类型。
x>!#8?-h operator*(单目)
n$axqvG 6. 返回地址。
PLw;9^<
operator&(单目)
p(v+j_ak 7. 下表访问返回类型。
^E{~{ operator[]
*'QD!Tc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@Ej{sC!0T operator<<和operator>>
z./u;/: #Ji&.T^U/ 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。
F[l{pc "C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SH<Nt[8C #QXB2x<* template < typename Left >
+K;
X$kB struct value_return
tegLGp@_ {
RnIL>Akp template < typename T >
mmu{K$9}I struct result_1
*t3fbD {
2J|Wbey typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ZvkO#j } ;
}Rt?p8p =sG C template < typename T1, typename T2 >
!n}"D:L( struct result_2
Qg%B<3 < {
R8W{[@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
hof:36 < } ;
<FRYt-+ } ;
bfQ+}|; b=wc-nA rMH\;\
I|U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GW]Ygf1t K`M 8[ %S 下面我们来剥离functor中的operator()
@@# ^G8+l 首先operator里面的代码全是下面的形式:
va:5pvt2& ]pzf{8% return l(t) op r(t)
f]qPxRw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{3i.U028] return op l(t)
0AZ Vc return op l(t1, t2)
`$AX!,<!G return l(t) op
H CZ#7Z return l(t1, t2) op
Vge9AH:op return l(t)[r(t)]
jRmv~] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
MIsjTKE q#xoM1 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:
GASDkVoij 单目: return f(l(t), r(t));
$GSn#} yz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fx_7X15 双目: return f(l(t));
VEkv
JX. return f(l(t1, t2));
quTM|>=_R 下面就是f的实现,以operator/为例
&
VJ+X|Z P bj &l0C struct meta_divide
Xat>d>nJ] {
f0~<qT?:n template < typename T1, typename T2 >
^|5vmI'E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
h
rW {
f1rP+l-C< return t1 / t2;
QaH32(iH }
5*/~) wN\U } ;
>OgA3)X F
*=>= 这个工作可以让宏来做:
7.,C'^ci wI'T Je, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`+CRUdr template < typename T1, typename T2 > \
B36_OH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
NoB)tAvw 以后可以直接用
jL8.*pfv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
az*c0Z<pl 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
D{x'k2= (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。。。)
,,sKPj[ 6U Q~Fv`] 4QARrG% 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
e4fh<0gX z\]]d?d?; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7y5`YJ}! class unary_op : public Rettype
G|H+
,B {
--6C>iY[&u Left l;
SP?~i@H public :
bBk_2lg=4) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4@AY~"dq i%_W{;e template < typename T >
pZ,=iqr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uZL,+Ce| {
E#[_"^n return FuncType::execute(l(t));
f~%|Iu1ob }
}F!tM"X\ <j,ZAA&5%Y template < typename T1, typename T2 >
y-6k<RN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HL]8E}e\" {
R}_B\# Q return FuncType::execute(l(t1, t2));
Sg }
rE$0a-d2B } ;
8s16yuM BpBMFEiP ~_6~Fi 同样还可以申明一个binary_op
Y)H~*-vGu H(Pzo+k* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`fMdO class binary_op : public Rettype
w%~UuJ#i {
JN)@bP Left l;
f8 E,.$> Right r;
iY?J3nxD-: public :
f@yInIzRJ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WVyk?SBw VUnO&zV{ template < typename T >
kn<IWW_t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o5LyBUJ {
*lyy |3z return FuncType::execute(l(t), r(t));
(SGX|,5X7 }
7IkNS ]Y111<Ja template < typename T1, typename T2 >
W5cBT?V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RT`.S
uN {
D=1:-aLP7
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f$1&)1W[ }
[wOz<< } ;
CGw, RNV #djby}hi e_=TkG1E6 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
|?A:[C#X 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?,
B4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K Q^CiX 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。
F3nYMf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j/ [V< 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。。。
SG\6qE~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*).u:>D4 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)
=EFCd=i 下面是修改过的unary_op
v}\4/u _4,/uG|a O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
CCDU5l$$ class unary_op
DpQ\q; {
=T!eyGE Left l;
59Lc-JJ p{|!LcSU$2 public :
f[}(E %9v l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DwmK?5 p >PuQ{T I template < typename T >
hZ_@U?^ struct result_1
VOJA}$ {
cYmgJBG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Th_PmkvC } ;
(vP<} 2$r8^}Nj? template < typename T1, typename T2 >
G+7#!y Y struct result_2
^?J3nf{ {
n
f.H0i; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,>+B>lbJ* } ;
*'w?j)}A9g 9*Q6/?v template < typename T1, typename T2 >
9$k0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ Y/:]&wF {
OEw#;l4 C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{ty)2 }
%lq[,6?>5 9Js+*,t template < typename T >
w)N~u% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:a/l9 m( {
ONVhB return OpClass::execute(lt(t));
y%Rq6P=4Q }
Ie4\d2tQ; `%A vn< } ;
]A%]W ^G fn#qcZv? mUj_V#v 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
t"JE+G 好啦,现在才真正完美了。
"7q!u,u 现在在picker里面就可以这么添加了:
F[(ocxQZ3 s
Poh\n template < typename Right >
n&l(aRoyx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?wP/l {
`G0k)eW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Um^4[rl:#g }
(/7b8)g 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。
hCBre5 &%]v0QK iC{(vL0P+ a8$4 NX4G;+6 十. bind
c=,HLHpFO( 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。
Al1_\vx7 先来分析一下一段例子
n:|a;/{I]9 {p.^E5& %nRgHN> int foo( int x, int y) { return x - y;}
9>ajhFyOhX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ayI<-s- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%oB0@&!mS 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。
_h+7KK 我们来写个简单的。
[QFAkEJ--o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h0R.c|g[ 对于函数对象类的版本:
<?nz>vz kXV;J$1 template < typename Func >
+E^2]F7Zk struct functor_trait
vHZq
z< {
H#i,Ve' typedef typename Func::result_type result_type;
C7O8B; } ;
V0NLwl
O 对于无参数函数的版本:
~x7CI ku4Gc6f#gG template < typename Ret >
+e^CL#Gs struct functor_trait < Ret ( * )() >
E{0e5. { {
Qr\eT} typedef Ret result_type;
+BeA4d8b } ;
DIABR%0 对于单参数函数的版本:
0W0GSDx D6~KLSKm template < typename Ret, typename V1 >
Wv|CJN;4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
LC4VlfU {
P3 . typedef Ret result_type;
o}DRp4;Ka } ;
ClY`2 对于双参数函数的版本:
Iprt
ZqiL qfG:vTm template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Nw9@E R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
| }L=e. {
L3w.<h typedef Ret result_type;
JH| D } ;
tnAj3wc 等等。。。
i=L 86Ks 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x <a}*8" I{Ip template < typename Func >
:tBe/(e4# struct func_return
vf zC2 {
=;+gge!?bB template < typename T >
O|S,="h"} struct result_1
L(bDk'zi {
v4Wq0>o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_CPj]m{ } ;
>fMzUTJ4 d5NE:%K template < typename T1, typename T2 >
sj4\lpZ3h struct result_2
L pq)TE# {
43E)ltR=] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o{>4PZ}=g } ;
X1d{7H8A2 } ;
5kGQf w[F})u]E (a0(ZOKH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Mk~U/oq e]nP7TIU template < typename Func, typename aPicker >
T ay226 class binder_1
Auc&dpW {
'Kk/
J+6U Func fn;
>;XtJJS aPicker pk;
r!1f>F*dt public :
"f8,9@ hP8w3gl_ template < typename T >
^,YTQ.O struct result_1
>-\^ )z {
sBYDo{01 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZBR^$?nj } ;
BdMd\1eMw H#7=s{u template < typename T1, typename T2 >
*Lxt{z`9 struct result_2
c0Bqm {
W**[:n+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*+zFsu4l } ;
w,X)g{^T SHs [te[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Lc?"4 m_Pk$Vwx template < typename T >
`*[\b9> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y#I8gzv {
yZ{N$ch5b return fn(pk(t));
'.<iV!ZdZ }
CVvl &on template < typename T1, typename T2 >
W4$aX5ow$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S !#5 {
4i.&geXA. return fn(pk(t1, t2));
+L"F] _? }
x&^Xgi? } ;
za}Kd^KeB V)Oot| V dvj*I 一目了然不是么?
(&NLLrsio 最后实现bind
k~so+k&=b ,t QNL\t :-#7j}
R& template < typename Func, typename aPicker >
<{8x-zbR+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"=n%L +6% {
M"W#_wY; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BKO^ux% }
cWyf04-? WMnSkO 2个以上参数的bind可以同理实现。
W!T[
^+ 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。
s-5#P,Lw 7FkiT 十一. phoenix
p>kny?AJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
tV_3!7m0$ s0]ZE\`H> for_each(v.begin(), v.end(),
Q=d:Yz":S (
eaNfCXHDN do_
wEl7mg ! [
k>Fw2!mA^ cout << _1 << " , "
3 ^x&G?) ]
ern\QAhX X .while_( -- _1),
sVFX(yx0 cout << var( " \n " )
Xs|d#WbX )
L~e0^X? );
9{U@s *g
%bdO 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:
M@7U]X$g 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!~RK2d operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
kCEo */, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_VjaTw8iM O-ENFA~E;v @YRy)+ template < typename Cond, typename Actor >
?/1LueC: class do_while
5 (!F Q {
?u&|'ASo Cond cd;
7[0Mr,^ Actor act;
=w;-4 public :
-xLK/QAL template < typename T >
l"
~
CAw; struct result_1
L4T\mP7D7* {
|A,.mOT typedef int result_type;
'5*& } ;
`KLr!<i() nC
!NZ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
h8%QF'C Cq7 uy template < typename T >
T%9t8?I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]l h=ZC {
^i8biOSZu do
rN7JJHV {
)g?jHm-p\ act(t);
& ^1 b]f }
;qy;;usa while (cd(t));
)(yaX return 0 ;
*Q?8OwhJ }
tS\Db'C7 } ;
{S-M] LE J E5qR2VA Z_dL@\#| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~`Vo0Z*S 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pzjNi=vhd 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
8kSyT'kC% 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
]8OmYU%6V 下面就是产生这个functor的类:
h+!R)q8M etX(~"gG_ \p}GW template < typename Actor >
k >.U ! class do_while_actor
k,'MmAz {
<\uDtbK Actor act;
S&y${f public :
/qwY/^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!mWm@}Ujg ~iiDy;" template < typename Cond >
i9rv8"0> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Gg
GjBt } ;
-R1;(n) w(Tr,BFF uVhzJu. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
B 5qy4MFWs 最后,是那个do_
-qvMMit%7 FIAmAZH}_ u+z class do_while_invoker
W`oyDg,D {
K?e16; public :
[~cz|C# template < typename Actor >
K0o${%'@7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wpC.!T {
+_vf=d return do_while_actor < Actor > (act);
=zrfh-lwH }
@c"s6h& } do_;
eHGx00: :5&UWL| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M&q~e@P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DnhbMxh8o 最后来说说怎么处理break和continue
90Sras>F 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。
bQ
0Ab"+D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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