一. 什么是Lambda
Y<p zy8z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|8&-66pX 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,
IWjR0 n0rerI[R 0Jm]f/iZ M&uzOK+ class filler
*.kj]BoO {
)u39}dpeu public :
TK;\_yN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jd ["eI } ;
\We"?1^ gB(9vhj$ R&6n?g6@/V 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:
Ms.PO{wb b%Wd<N2 6RK ~Dl&g wqJ*% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-'80>[}q/ KK:N [x HA$Y1} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+VSZhg,Np8 >$2E1HW. 0Vf)Rw1%I
WwW"fkv 二. 战前分析
"Jb3&qdU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
60`+9(^ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
V3##
B}2[Y .|T2\M j h;
9
[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,+~2&>wj /* --------------------------------------------- */
YV*b~6{d vector < int *> vp( 10 );
zLh Fbyn( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D~Z=0yD /* --------------------------------------------- */
fk+1# 7{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JYPxd~T/- /* --------------------------------------------- */
R"NGJu9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+Qt[1Xq /* --------------------------------------------- */
O4T'o. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>Cvjs /* --------------------------------------------- */
O'fk&&l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
uii7b7[w mj)PLZ] 0[.3Es:_ ?RDO] I> 看了之后,我们可以思考一些问题:
!&W|myN^ 1._1, _2是什么?
3a'q`.L 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
>b'w'" 2._1 = 1是在做什么?
m)r]F#@/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Z)NrhJC Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
X&s7%]n+ ; VBpp< Te+^J8 三. 动工
?gLAWz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zyDZ$Dhka q'.;W@m jA,|JgN|n sv'
Gt1&"Z template < typename T >
_D-5}a" class assignment
@.k5MOn {
JPLI
@zX^ T value;
i (0hvV>' public :
b7!UZu]IEv assignment( const T & v) : value(v) {}
y5_XHi@u~o template < typename T2 >
q8/ihA6: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>&1um5K } ;
h`lmC]X_ wk@yTTnb i *B:El1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%lV@:"G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rhIGOk1k WV2~(/hX& R>*g\}9Zh3 W<Z$YWr class holder
N#UXP5C( {
dhW<p5 public :
GQ<Ds{exs> template < typename T >
`dO}L assignment < T > operator = ( const T & t) const
YN^T$,* {
\e|U9;Mf return assignment < T > (t);
pisB,wP$2 }
v
J-LPTB } ;
6|^0_6_ EI\v E+z18Lf? 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:
F@1d%c V!xwb:J static holder _1;
wLUF v(&C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
jN6b*-2
5>P7]?U.] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qOi5WX6F/ 而不用手动写一个函数对象。
U*qNix 69/?7r )v1CC.. Q&PB]D{ 四. 问题分析
`L\)ahM 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。
w" JGO 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。
Y\p$SN 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
G?/c/r G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bDWeU} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
-\Z `z}D _q)!B,y-/N 五. 问题1:一致性
g4wZvra6%) 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?|
% $TEDr! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|sf*hlrJ `hzrfum4 struct holder
c#QFG1 {
Qn.[{rw //
$O9Xx template < typename T >
^=0$ T & operator ()( const T & r) const
A,BEKjR~J {
!)c=1EX]" return (T & )r;
}lP 5GT2 }
Pz@/|&] } ;
94{)"w] .oR3Q/|k] 这样的话assignment也必须相应改动:
etyCrQ
?U >zmzK{A= template < typename Left, typename Right >
s<&[\U class assignment
gvyT-XI {
0^#DNq*NQ Left l;
TJOvyz`t Right r;
2+'|kt2 public :
[bjN
f2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cJ/]+|PQ template < typename T2 >
p)3nyN=|_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XdsJwn F } ;
9&K/GaG 3SNL5 同时,holder的operator=也需要改动:
\84v-VK =& -[TPW template < typename T >
%{C)1*M7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
OCnFEX" {
=yqHC<8: return assignment < holder, T > ( * this , t);
GaBTj_3 }
A-wRah.M mp\%M
1< 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。
&?+WXL> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{DBIonY]; kdcQw7G return l(rhs) = r;
t1ze-Ht; 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。
[X/(D9J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*)> do
L ai;\@$ cq template < typename Tp >
M35Ax],:^ class constant_t
6I |A-h {
wsnK3tM7- const Tp t;
/P+q}L% public :
gyu6YD8L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
r]LCvsVa template < typename T >
Hk;-5A|9 const Tp & operator ()( const T & r) const
#w>~u2W {
E4HU 'y~ return t;
5~r2sCDPk }
saW!9HQj } ;
Hwu4:^OL| -9o{vmB{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]ii+S"U3 下面就可以修改holder的operator=了
z%:1) &[j]Bp? template < typename T >
+K{LQsR] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5=Lq=,K$ {
lS9n@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Gv~p }
nPA@h $<w)j! 同时也要修改assignment的operator()
'*R%^RK $1@,Qor template < typename T2 >
YD&_^3-XM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zxKCVRJ 现在代码看起来就很一致了。
l[%lE W3JF5* 六. 问题2:链式操作
0=![fjm
现在让我们来看看如何处理链式操作。
97LpY_sU 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。
^o eJKjJ 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。
`\b+[Nes 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。
T+CajSV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Vb)zZ^va+ WzlC*iv template < typename T >
'6S %9ahE struct result_1
4JO@BV >t {
3 QCVgo
i\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(|u31[ } ;
:&yDqoQKJ R$6qoqv{yG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3!#/k+,C u#jC#u^M template < typename T >
`9 [i79U struct ref
(?Q|s, {
oH-8r:{ typedef T & reference;
8cdsToF(e. } ;
!7 _\P7M template < typename T >
x$B&L`QV struct ref < T &>
NFyMY#\] {
rt!r2dq" typedef T & reference;
m<@z}%v- } ;
/A07s[L RKuqx:U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:zp`6l M_1;$fWq template < typename T >
, =y#m-9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PK:2xN:= {
^v:Z o return l(t) = r(t);
IeTdN_8 }
sb.J
bE8
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
jP=Hf=:$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nhH;?D3 9& 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
+5X DF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-Kxc$} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
VmvQvQ/9R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6/Y1 wu 最后的布局是:
G|4^_`- Add
8r:M*25 / \
R7_VXvm>z Divide 5
dULS^i@@ / \
vg\/DbI' _1 3
5:_hP{ @ 似乎一切都解决了?不。
8Y{s;U0n 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
|b.z*G 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
r"wtZ]69 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
f)NHM' P:{<*`q template < typename Right >
}[!92WS/ee assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1W,(\'^R Right & rt) const
x` /)g( {
AEg(m<t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WUoOGbA ` }
YA&`&$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kgW @RD| 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。
8q^o.+9 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。
^mPPyT ,( 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。
Poy^RpnX 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。
&m'kI 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?
?Rr2/W#F 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:
X?Pl<l& ";NRzY template < class Action >
P3o@g kXP class picker : public Action
p]&j;H. {
\caH pof public :
kfrY1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
q mQfLz7&x // all the operator overloaded
Z"v<0]rN } ;
x]4Kkpqm +t!S'|C 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。
k*Nr!Z!} 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:
v#oi0-9o[ w#y2_ template < typename Right >
@wN
G picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lj[,|[X7` {
Z~u9VYi! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EbK0j? }
a)s;dp}T% p]gT&[iJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{6,|IGAq
V 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 o/vp-e e x?v
`9 template < typename T > struct picker_maker
UT]?;o" {
K`6z&* typedef picker < constant_t < T > > result;
,T5u'"; } ;
r@}bDkx template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m,MSMw1p {
xBM>u,0.F typedef picker < T > result;
zF&=U`v } ;
@F5f"8!.\ 5W? PCOh\ 下面总的结构就有了:
jgu*Y{ocm 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。
k4\UK#ODe 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。
w4};q%OBj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6(V
/yn~ 至此链式操作完美实现。
HEF?mD3h j;nb?; n=sXSxl 七. 问题3
Tx>K:`oB 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。
Ol@_(U aMuVqZw template < typename T1, typename T2 >
O[q\ e<V< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5f7zk {
DtxE@, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kdrod [S }
p.K*UP -*ELLY[ 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:
_^S]g mE eVz#7vqv template < typename T1, typename T2 >
HIc a nk struct result_2
d IB }_L {
Snw3`|Y~< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
MXp3g@Cz } ;
[0;buVU. [ AzO:A 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?
Z*!O:/B 这个差事就留给了holder自己。
{3\R|tZh,` Pcd *">v e{w>%)rcP template < int Order >
x_w~G]! / class holder;
.T B"eUy template <>
@R6 ttx class holder < 1 >
#?O& {
cu9Qwm public :
#@.-B,] template < typename T >
Ve 3 ; struct result_1
u dk.zk {
).412I typedef T & result;
Y}G_Z#- ! } ;
?8V
UOx template < typename T1, typename T2 >
z}4L=KR\v struct result_2
8;gXg {
#CUzuk& typedef T1 & result;
s'HD{W` } ;
PO-"M)M template < typename T >
s}5+3f$f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\.{AAj^qD {
7
h=QW5 return (T & )r;
Tenf:Hm/k }
$9!D\N,}]C template < typename T1, typename T2 >
cWAtju?L; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lHfe<j] {
[j,txe?n return (T1 & )r1;
r|<DqTc6l }
x34f9!
't } ;
X$?3U! @\P4/+"9 template <>
x i~uv?f class holder < 2 >
.giz=*q+ {
P1>AOH2yG public :
?}p:J{ template < typename T >
_c(4o: struct result_1
\fWW' {
k\)Cw typedef T & result;
_wDS#t;!M } ;
I s57F4[} template < typename T1, typename T2 >
dE`-\J struct result_2
|AhF7Mj* {
/1w2ehE< typedef T2 & result;
j+4H}XyE } ;
El2e~l9 template < typename T >
is^pgKX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1=}qBR#scY {
bJ /5|E? return (T & )r;
AvJ,SQt }
H1:be.^YP template < typename T1, typename T2 >
_~'+Qe_o$5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<W)u{KS#TY {
Q%S9fq,q return (T2 & )r2;
wBk@F5\< }
bO5k6i } ;
c:!z O\P# LtgXShp_! FqFapRX66Z 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
=}!Mf' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|J5 =J 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
arK_oh0B 266oTER]v: return l(i, j) = r(i, j);
SGc8^%-` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
F/d7q%I u"xJjS return ( int & )i;
bvBHYf:^ return ( int & )j;
K4Dp:2/K% 最后执行i = j;
UaG1c%7?X 可见,参数被正确的选择了。
%(/!ljh_ F^$led1/F Ter:sge7 ">81J5qgd B?rSjdY4 八. 中期总结
(h-*_a}F4 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:
m#/_x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+k<w!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。
SlLw{Yb7\. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s)
O[t lK'Rn~ 7xo4-fIuT qSCv )S( Z(>'0]G #L}+H!Myh 九. 简化
~ I}9;XT 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。
?']h%'Q
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p{dwZ_gl
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:
%6%<?jZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
T^<>Xiam +-*/&|^等
^rl"rEA 2. 返回引用。
Q:C$&-$ =,各种复合赋值等
S/ywA9~3Q 3. 返回固定类型。
>kZ57, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2?C`4AR[2H 4. 原样返回。
\vfBrN operator,
6(|d|Si *c 5. 返回解引用的类型。
`i
+g{kE2M operator*(单目)
5qUTMT['T 6. 返回地址。
)+")Sz3zx operator&(单目)
?Ucu#UO 7. 下表访问返回类型。
iTh:N2/-vc operator[]
%%ae^*[!n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]'~vI/p operator<<和operator>>
KfCoe[Vv &5{xXWJK 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。
60=m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
FSuAjBl0- q*![AzFh template < typename Left >
DD9 ?V}Yx struct value_return
fEE
/-}d {
H=g.34 template < typename T >
\,Lo>G`! struct result_1
H y"x {
2O"P2(1}v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$eV$2p3H } ;
,vqr<H9e D0(xNhmKz template < typename T1, typename T2 >
I
V%VU struct result_2
\AUI|M;' {
8@{OR"Ec typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4Tc&IwR } ;
ZlYPoOq } ;
-V"22sR] '1fNBH2 t%zpNd2lk 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
. #Z+Z +(D$9{y 下面我们来剥离functor中的operator()
qa(>wR"mT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
CxhY$%C (L X7UuwIIP return l(t) op r(t)
&bz:K8c return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v1k)hFjPK return op l(t)
ffXyc2o return op l(t1, t2)
G'zF)0oD return l(t) op
Ogt]_ return l(t1, t2) op
qQi.?<d2"s return l(t)[r(t)]
8By,#T". return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j#~Jxv%n /<CSVJ_r 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:
^[Ua46/" m 单目: return f(l(t), r(t));
*?+V65~dW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c(co\A.]:6 双目: return f(l(t));
Sx:Ur>?hd5 return f(l(t1, t2));
=z?%;4'| 下面就是f的实现,以operator/为例
nhSb~QqEh b5m=7;u*h struct meta_divide
dw~p?[ {
$wYtyN[ template < typename T1, typename T2 >
@cRZk`|1n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y~
G.V,0 {
;
UiwH return t1 / t2;
;Z j]~| }
bsxTqJ } ;
iyVB3:M 'sp-%YlM - 这个工作可以让宏来做:
G Ejd7s]C FLoNE>q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/sR%]q
|L template < typename T1, typename T2 > \
G5dO 3lwq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Pi%%z
以后可以直接用
7@.cOB`y@3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
p\C%% 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
k{tMzx]F__ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)CI1; ,U *)2`[ |8%m.fY` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
VN4yn| f/ 2>}xhQJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Cp^@zw*/ class unary_op : public Rettype
iFSJL,QZ3 {
@
P@c.*}s Left l;
xRuFuf8 public :
Md)zEj`\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_qvK*nE ,=(Z00#( template < typename T >
M >:]lpRK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>$gG/WD?KR {
Lf:uNl*D return FuncType::execute(l(t));
pqvOJ#?Q}= }
8$|8`;I( M:Er_,E template < typename T1, typename T2 >
JB</euyV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dAP|:&y@ {
f:zFFpP.j@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
7;.xc{ }
>}~#>Ru } ;
|CgnCUv+ 2c<&eX8" eLwTaW !C 同样还可以申明一个binary_op
N-lGa@ j EG'[`<*h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"HD+rmUEH class binary_op : public Rettype
qLncn}oNM {
h9$ Fx Left l;
PIA)d-Z Right r;
O#nR>1h public :
?3z- _8# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fsO9EEn7X Jxf~&!zR template < typename T >
{P8[X@Lu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[MX;,%;; {
5q{h 2).) return FuncType::execute(l(t), r(t));
2Zuq?1= }
c_{z(W" +c:3o* template < typename T1, typename T2 >
@Un/c:n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1{pmKPu {
f#%JSV"7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HQ!Xj.y }
U5Erm6U: } ;
< (RC|? :&}odx!-!C ZWc+),X 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
W[[oSqp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
K*K1(_x= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
rh2LGuo4m 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。
MB);!qy 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>-T`0wI 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。。。
di9!lS$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&a> lWE 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)
I4H`YOD% 下面是修改过的unary_op
I9$c F)zk fnzy5+9" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
78n}rT%k1 class unary_op
!yjo {
0m[dP Left l;
`U!y&Q$, W!$zXwY}( public :
X{Yw+F,j [}nK"4T"Ri unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{hSGv S6nhvU: template < typename T >
u%|zc= struct result_1
&0N<ofYX {
Pvo#pY^dXX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]>##`X } ;
ofc.zwH ske@uzAz template < typename T1, typename T2 >
]7sx;KFv struct result_2
FD7H@L5 {
Rz%e>) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KcGsMPJ } ;
$BN15x0/:~ 1N`vCt]w template < typename T1, typename T2 >
4Tzd; P6_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*xRc *
:0 {
~yJ4qp- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
UyYfpL"$A" }
7D" %%|:
h S^RUw template < typename T >
W-2i+g) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4\X||5.c {
<~Qi67I return OpClass::execute(lt(t));
-xmf'c9P }
`hh9"Ws% Lf}8qB#Y } ;
Y8s;w!/ rp!
LP#* aA*9, 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
i`U:gw 好啦,现在才真正完美了。
6o3T;h 现在在picker里面就可以这么添加了:
6/ g%\ka )-P!Ae_.v template < typename Right >
#m. AN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`{<frB@ {
%Tcf6cK" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#mc!Wt10 }
}Ag|gF!_ 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。
3*S[eqMJc uF(k[[qaiN x2wg^$F*oO uZjI?Z.A r((Tavn 十. bind
#Fd W/y5 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Rc$h{0K8 先来分析一下一段例子
w8M2N]&: q|#MB7e/ y).P=z int foo( int x, int y) { return x - y;}
V%
axeqs bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kl7A^0Qrz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L ^Y3=1#"g 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。
)@7DsV/M 我们来写个简单的。
[$\>~nj= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gp 对于函数对象类的版本:
-e`;bX_N) I@Z)<5Zf template < typename Func >
Agy
<j
struct functor_trait
is#8R:7.: {
tB6k|cPC typedef typename Func::result_type result_type;
U{1z;lJ } ;
KsdG(.I+ek 对于无参数函数的版本:
o" _=K%9 UVX"fZ) template < typename Ret >
SE `l(-tL struct functor_trait < Ret ( * )() >
YB!!/ SX4 {
UmP'L! typedef Ret result_type;
L7q | ^` } ;
ZlR!s!vv 对于单参数函数的版本:
?ApRJm:T T%I&txl template < typename Ret, typename V1 >
g()m/KS< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vjK, I9 {
it}-^3AM typedef Ret result_type;
`BT*,6a } ;
aWvd`qA9r 对于双参数函数的版本:
Eb@MfL (([I]q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K5flit4- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DX@}!6|T {
MW@ DXbKVl typedef Ret result_type;
UC!5
wVY } ;
LM1b I4 等等。。。
7:o+iP4 6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M\UWWb&%\ a!t
V6H template < typename Func >
Dd/}Ya(Gi struct func_return
!<Z{@7oH {
Zoow*`b|$U template < typename T >
|=3 *;} struct result_1
XZO<dhZX: {
2V$9ei6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QkX@QQT? } ;
V\zsDP N(R,8GF5G template < typename T1, typename T2 >
i QqbzOY struct result_2
r<(kLpOH% {
<nA3Sd"QfV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NgxO&Zp } ;
bOXh|u_3i } ;
SJ(9rhB5*. g{a d0.y, tc/ jY]'32 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nHU3%%%cU #$u ZDQY_ template < typename Func, typename aPicker >
Q-Y@)Mf~?0 class binder_1
,4Y sZ {
Wf1-"Q Func fn;
},3R%?89% aPicker pk;
gD40y\9r public :
nK:`e9ES EQ~I'#m7 template < typename T >
d.1Q~&` struct result_1
Q2R>lzB {
%>NRna typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
73#9NZR } ;
)XZ,bz*jn :O#gJob-%s template < typename T1, typename T2 >
?(M\:`G' struct result_2
lc-*8eS {
w`38DF@K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h!;MBn`8 } ;
8Nv-/VQ/b 2X +7bM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!j'guT&9] ,|>nF;.Y template < typename T >
'.xkn{c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)S"o{N3B {
pe|\'<>i return fn(pk(t));
k.ww-nH }
n/:Z{ template < typename T1, typename T2 >
wf^cyCR0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?##y`.+O {
aGe \.A= return fn(pk(t1, t2));
4v i B=> }
Xek E#?. } ;
DOA[iT";4 |c
BHBd csm?oU niz 一目了然不是么?
7YSuB9{M 最后实现bind
M |aQ)ivh3 96k(XLR zh?xIpY template < typename Func, typename aPicker >
H==X0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9 ?[4i' {
i$2MjFC- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"otr+.{`* }
aj+zmk~- UeC 81*XZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!k ;[^> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C5d/)aC vsxvHot= 十一. phoenix
:Fq2x_IUE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UX+?0 K hlt9x.e.A for_each(v.begin(), v.end(),
/<Gyg7o0 (
:a#| do_
i]V
F'tG [
=2Pz$q*ub cout << _1 << " , "
:ga 9Db9P ]
&*h`b{] .while_( -- _1),
Z{j!s6Y@{ cout << var( " \n " )
vWZ>Hf]`L )
8kKRx );
6uv'r;U] +<vqkc 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:
Vu^Q4Z 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
U!3uaz' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XL%vO#YT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ci#Zvhtkr =Td#2V;0 w;g)Iy6x template < typename Cond, typename Actor >
pRb+'v&_k class do_while
iGpK\oH {
x`b~ZSNJ% Cond cd;
0YgFjd
5 Actor act;
xV
}:M public :
mCZF5r template < typename T >
vUA)#z< struct result_1
+Px<DX+ {
|^>L`6uo typedef int result_type;
W,L>'$#pM } ;
1`7]C+Pv q|de*~@-P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E#WjoIk @9
qzn&A template < typename T >
4 @ydK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AOq9v~)z- {
N
P0Hgd do
#Q!c42}M {
<%5-Pz p act(t);
oqQ? 2k<@ }
PAO[Og,- while (cd(t));
B[2h return 0 ;
pfT`W T }
H_xQ>~b } ;
(PE8H~d 3e!a>Gl* 9 Le/'o vq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hc31+TL 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。
519:yt 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。
._F6- pl 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。
4N0W& Dy 下面就是产生这个functor的类:
a v|6r# hIg, 0B &d &oP
template < typename Actor >
>(1_Dn\ class do_while_actor
e
P,XH{s {
$
M[}(m Actor act;
R)DNFc: public :
WP#_qqO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?AM8*w k(vEp] template < typename Cond >
Q,`2DHhK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
olQ8s* } ;
&>wce5uV 4q2=:"z4 }i/2XmA ) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[?K\%] 最后,是那个do_
r>:7${pF ZE3ysLkm "a%ASy>?g class do_while_invoker
p'w"V6k('~ {
,oi`BOh public :
Xxsnpb> template < typename Actor >
E[htB>< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{ ves@p>? {
&s}@7htE return do_while_actor < Actor > (act);
> Qbc(}w }
6^z\;,p } do_;
i2%m}S;D9 ~)_ ?:.Da 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nAba
=iW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d ;7pri)B 最后来说说怎么处理break和continue
pGcx
jm 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。
qzbkxQu]g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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