一. 什么是Lambda
m(CAXq-t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
R/jHH{T3 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,
T0"q,lrdxV )M_|r2dDq3 hFMT@Gy PZk"!I<oN class filler
C^7M>i {
Pa-{bhllu) public :
+l;A L5h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>DoP2] } ;
^b6yN\,S }xpo@(e QSyPtjg] 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:
~'0W(~Q8 i Ie{L-Na Eg4_kp0Lq wW|[Im& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2<tU !YIW8SP) 6"/4@? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ao$|`Lgj=z r=S,/N(1 rkn'1M&u s=hao4v7z 二. 战前分析
b)7v-1N 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xM**n3SZ` 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
0X}0, LN`Y`G|op `&i\q=u+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-ju}I /* --------------------------------------------- */
4P^CqD&i vector < int *> vp( 10 );
nJY3 1(p transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6&_K; /* --------------------------------------------- */
S#nW )=
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?<1~KLPMhY /* --------------------------------------------- */
@0-vf>e3- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\{;3'< /* --------------------------------------------- */
:H>0/^Mg0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dgT(]H /* --------------------------------------------- */
W^)'rH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6@FGt3y I-m Bj8^; _2w8S\ 3f(tb%pa5 看了之后,我们可以思考一些问题:
N)4R.} 1._1, _2是什么?
l<:\w.Gl 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
yaYJmhG 2._1 = 1是在做什么?
xc,Wm/[ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
J$i.^|hE/ 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。
GezMqt;2 ^/~C\
( {_UOS8j7 三. 动工
e*M-y C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,O_iSohS 1 Q*AQYVY JC
iB;!y fndbGbl8p template < typename T >
RaOLy \ class assignment
~L:H]_8F l {
=s&ycc;-5} T value;
F8|m i`f- public :
2yV^'o) assignment( const T & v) : value(v) {}
P4fnBH4OQ template < typename T2 >
mI5!rrRD| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2^y*O } ;
yiMqe^zy PQP|V>g KpT=twcK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rp=Y } 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w%- S5# h!?rk| |IDZMd0 r!~6. class holder
L| ;WE= {
otlv;3263 public :
R# ZO<g%' template < typename T >
gv,1 CK assignment < T > operator = ( const T & t) const
u>/Jb+ {
+0)H~
qB\ return assignment < T > (t);
ijgm-1ECk3 }
5]zH!>-F } ;
J~AmRo0!k KBa0 d;i@9+ 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:
& l0LW,Bx $hy0U_}6 static holder _1;
b8!
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+v<
\l= Z=oGyA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vbfQy2q 而不用手动写一个函数对象。
Z1{>"o:@ o{3>n"\w3 0wt4C% .0 ~-#Jcw$+n= 四. 问题分析
9-!G Ya'Z 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。
ZE9.r` 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。
yB|1?L# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
85lcd4&~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D#gC-, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B+MnT{ <==6fc>s 五. 问题1:一致性
Y|buQQ| 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?|
<`WcI`IAb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d>V#?1$h F?t;bV struct holder
vRH2[{KQ9 {
qB3E //
~_
u3_d. template < typename T >
\2CEEs' T & operator ()( const T & r) const
Yr[&*>S {
i&{%}==7 return (T & )r;
;9LOeH? }
l#Vg=zrT } ;
z0Z1J8Qq6. @2;cv?i) 这样的话assignment也必须相应改动:
-d^'-s N_/+B]r }T template < typename Left, typename Right >
{nw.bKq7 class assignment
=_CH$F!U {
qg:EN~E# Left l;
wo;OkJKF Right r;
KDb`g}1Q public :
0{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3-'3w , template < typename T2 >
]^,! ;do T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(T%Ue2zlY } ;
[s{[
.0P]+ MBAj.J 同时,holder的operator=也需要改动:
dsH*9t:z TFAR>8Nm template < typename T >
VfozqUf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'8[;
m_S {
Tgh?=]H return assignment < holder, T > ( * this , t);
-hc8IS }
v0?SN>fZ vmh>|N4a7 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。
3gnO)"$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
RC?vU ? a)Fm8Y return l(rhs) = r;
0Ua=&;/2 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。
*F!1xyg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,RW`9+gx cL][sI template < typename Tp >
pC #LQ class constant_t
7O:g;UI# {
N,l"9>CF const Tp t;
M8/:PmR< public :
XUnw*3tPJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T#wG]DH; template < typename T >
Cc;8+Z=a?G const Tp & operator ()( const T & r) const
X yiaRW {
E^Q
J50 return t;
gA%
A}) }
#sxv?r } ;
{ {:Fs %ZX9YuXQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:(wFNK/0{ 下面就可以修改holder的operator=了
Y B,c=Wx kW1w;}n$ template < typename T >
@_7rd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Hp>L}5 y[ {
`- (<Q;iO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WIuYSt)h }
g[bu9i :Zx|= 同时也要修改assignment的operator()
bE{YK T]nAz<l), template < typename T2 >
>239SyC-, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
boHbiE 现在代码看起来就很一致了。
paLPC&G 53gLz_ee 六. 问题2:链式操作
.FC+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ifu!6_b. 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。
/sj*@HF= 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。
Cs
y,3XG 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。
IN.g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q J-|zS.W ^9]iUx template < typename T >
|:.Uw\z5' struct result_1
5[4nFa}R:5 {
C ocw%Yl typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VBw5[ } ;
841 y"@*BY ZO/u3&gU 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:
?$T ^L"~ w52py7 template < typename T >
fGqX
dlP struct ref
AI|+*amTd {
p$qk\efv*4 typedef T & reference;
H%gAgXHn } ;
UoKVl- template < typename T >
tfZ@4%' struct ref < T &>
qw?(^uZNW {
=J)<Nx.gA typedef T & reference;
wDGb h= } ;
GZ,MC?W =B5{ 7g\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N5,LHO mC$y*G template < typename T >
y_w
<3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.xWaS8f {
o-7{\%+M return l(t) = r(t);
^D6TeH }
goA=U 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
elQjPvb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z\xnPhV *OznZIn 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
BAY e:0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8V 4e\q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/e|Lw4$@S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u!5q)>Wt( 最后的布局是:
`[g$EXX Add
ES AX}uF / \
2xf lRks Divide 5
ybw\^t / \
pGjwI3_K _1 3
, ?U)mYhI 似乎一切都解决了?不。
NsP=l] 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
)Uy%iE* 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
!Q15qvRS OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
*DC/O(
0 ]& ckq template < typename Right >
l nHY?y7{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
peBHZJ``RX Right & rt) const
#qYgQ<TM! {
PA
?2K4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\fiy[W/k }
B=L!WGl<! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(
_6j@?u XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
GDSXBa*7 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
1W{ oj 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
J8p; 1-C" 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
n]`]gLF\i 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#IvKI+" 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
cx$h" *X/Vt$P template < class Action >
C@eL9R;N1 class picker : public Action
R6od{#5H$ {
N%}J:w public :
xb3 G,F picker( const Action & act) : Action(act) {}
wbAwmOiZ // all the operator overloaded
Gd_0FF . } ;
,v
K%e>e& {VW\EOPV~ 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。
L6PgWc;m 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:
m~AAO{\:b V [g^R*b template < typename Right >
j8p<HE51 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k>mXh{( {
PdqvXc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?Y3i-jY }
Zf3(!
a[ Ig}hap]G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5=I({=/> 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。
e'A_4;~@s BInSS*L template < typename T > struct picker_maker
Lv['/!DJ| {
dN3^PK typedef picker < constant_t < T > > result;
RU7+$Z0K } ;
q"<=^vi template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*6` ^8Y\ {
6E-eD\?I& typedef picker < T > result;
JCnHEH } ;
H\oxj,+N ]jxyaE&%4 下面总的结构就有了:
jH9PD8D\ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
@I?,!3`jS picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'1LN)Yw picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wg%Z 至此链式操作完美实现。
^UJIDg7zS nUpj+F#
94PI 七. 问题3
dxAGO( 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,$:u^;V( k-
9i template < typename T1, typename T2 >
:XFQ}Cl ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LF!KP {
\O"H#gt return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
m`-:j"]b$ }
T$"~Vu fYy w2" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
pJ}U'*Z2 l+F29_o# template < typename T1, typename T2 >
yZ,pH1 struct result_2
_ikKOU^8 {
OU7OX]h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]NTQF/ } ;
G<-KwGy,D 4AJT)I. 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
%<nGm\ 这个差事就留给了holder自己。
8iaMr278W &?bsBqpN ~/K&=xE template < int Order >
NzyEsZ]$ class holder;
"=s}xAM|A template <>
DCiU?u~ class holder < 1 >
PWl;pBo {
y4jiOhF<d public :
0vfMJzk template < typename T >
j[gqS% struct result_1
9`/e=RL {
gPB=Z! typedef T & result;
,= ApnNUgX } ;
S;#:~?dU template < typename T1, typename T2 >
a%m
)8N;C struct result_2
5*Zz_ . {
^2$b8]q typedef T1 & result;
YU-wE';H6 } ;
TxK
v!-1 template < typename T >
\A\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,c`6- {
{z_cczJ- return (T & )r;
ASoBa&vX }
p1niS:}j template < typename T1, typename T2 >
e_ epuki typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZrEou}z(* {
153*b^iDBh return (T1 & )r1;
18%$Z$K, }
A,EG0yb } ;
8Gy]nD 2EpQ(G
J template <>
h )Y.jY class holder < 2 >
y|O3*`&m {
9?ll(5E public :
A]0R?N9wb_ template < typename T >
H4
O"^#5 struct result_1
jbS@6 *_ {
h/\Zq typedef T & result;
OXM=@B<" } ;
k8stXW-w template < typename T1, typename T2 >
hk5!$#^ struct result_2
>ph=?MKD {
F~eYPaEKy! typedef T2 & result;
>Vq07R } ;
/'DAB** template < typename T >
+sn0bi/rG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v2]N5 {
?SYmsaSr5 return (T & )r;
G2wSd'n*y }
0N!rIz template < typename T1, typename T2 >
N~v<8vJq` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l^bak]9 1 {
ZKt{3P return (T2 & )r2;
B]yO }
-V2`[k } ;
apJXRH` dRzeHuF92 '>|Kd{J0 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> >。
09vVCM;DY 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a+v.(mCG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ECL{`m(#n '@KH@~OzRS return l(i, j) = r(i, j);
Dj=$Q44 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(kX:@9Pn 3;z1Hp2X return ( int & )i;
?
}ff O return ( int & )j;
ux^rF 最后执行i = j;
~5|R`% 可见,参数被正确的选择了。
l=P)$O|=w VSUWX1k4% gA EB w$&;s<0 MX#LtCG#V 八. 中期总结
ZZkc) @ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
DS4y@,/)' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
GKWsJO5 n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e@O]c" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DQu)?Rsk -XnIDXM &$T7eOiZ :/Pxf N5 _8PNMbv{ % mPv1$FH 九. 简化
'e<8j 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
FU*q9s ` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mmjWLrhlu 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?vWF[ DRd' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_
j'm2BAO +-*/&|^等
"usPzp5 2. 返回引用。
>f&L7@ =,各种复合赋值等
M).CyY;bm 3. 返回固定类型。
t&JOASYC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d7X7_ 4. 原样返回。
mg._ c operator,
PS!or!m 5. 返回解引用的类型。
'"Uhw$#t operator*(单目)
$P8AU81 6. 返回地址。
Rc9>^>w operator&(单目)
1)97AkN(O 7. 下表访问返回类型。
5sEk rT ' operator[]
ep5`&g]3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^(T~ Q p operator<<和operator>>
[q0^Bn}h W4P\HM>2 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。
dqBN_P% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/9SoVU8 \AI-x$5R* template < typename Left >
@+Nf@LJ struct value_return
fY=:geB {
hc]p^/H template < typename T >
T_wh)B4xW struct result_1
)iC@n8f7o {
]NW_oRH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Hv'
OO@z } ;
+S#Xm4 XCxxm3t template < typename T1, typename T2 >
D8*6h)~ struct result_2
zFYzus`> {
'O2/PU2_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f#I#24)RH } ;
T#Bj5H } ;
G"L`9E<0V b,jo94.G Hd-g|'^K
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
805oV(- P%R9\iajH 下面我们来剥离functor中的operator()
dqgr98 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&+hk5?c / F4V) 0)G return l(t) op r(t)
+_*iF5\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e*I92 return op l(t)
iW9 return op l(t1, t2)
5TeGdfu @ return l(t) op
rkdA4'66w return l(t1, t2) op
M djxTr^ return l(t)[r(t)]
nHF~a?|FT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hVFZQJ?cv 211T}a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{5ehm 单目: return f(l(t), r(t));
&oZU=CN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
77+3CME{' 双目: return f(l(t));
@x[A^ return f(l(t1, t2));
k%sxA 下面就是f的实现,以operator/为例
P,G
:9x"e 5w~J"P6jg struct meta_divide
c;a<nTLn {
V4n;N template < typename T1, typename T2 >
~(Q#G"t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"8a ?KQ {
~`$P-^u88X return t1 / t2;
G~_D'o<r }
,5T1QWn^f } ;
Y}C|4"V {C8IYBm 这个工作可以让宏来做:
pP"j| 8aM\B%NGWi #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
p*1B*R template < typename T1, typename T2 > \
R S>qP;V*- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jWvi%Iqi 以后可以直接用
xd"+ &YT DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u2fp~.'P 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
"So"oT1 (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。。。)
(?GW/pLK] 1BP/,d |+ aN,?a@B 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
^e$!19g Gv#bd05X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2o1WXE %$ class unary_op : public Rettype
H _| re {
M*Q}^<E* Left l;
(KPD`l8. public :
oe<@mz/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X(#8EY}X yVK l%GO template < typename T >
GlC (uhCpV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,S`FxJcE {
AG;KXL[V return FuncType::execute(l(t));
eZhF<<Y }
g "c7$ /Ah'KN|EN template < typename T1, typename T2 >
%z.d;[Hs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DqmKDU {
sint":1FC return FuncType::execute(l(t1, t2));
'w<^4/L Q }
^LXsU]
R } ;
p"H/N_b4 <7L-25 = *.D{d0A 同样还可以申明一个binary_op
(4C)]
RHQ E]a;Ydf~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q]Xu #:X class binary_op : public Rettype
6p3cMJ'8y {
XW^Pz( Left l;
_[l&{, Right r;
Z>X]'q03 public :
F,K))325 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q['3M<q }5$le] template < typename T >
Yn?Xo_Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U.I7p {
Lm1JiPs d return FuncType::execute(l(t), r(t));
eIf-7S]m }
,[dvs&-* Dk2Zl template < typename T1, typename T2 >
~,8#\]xR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7Xh @%[ {
)"2eN3H/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,4-],~T }
x'6i9]+r } ;
7;r3Bxa
Q 8$IUit h Y~#F\v 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
;'[?H0Jw' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y~M6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+Ll29Buyi 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。
J{XRltI+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I1K %n'D 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。。。
^R(=4%8%" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$?[pcgv 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
)U]q{0` 下面是修改过的unary_op
v5?ct?q P"@^BQ4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TXs&*\ class unary_op
WqCj;Tj| {
*o(bB!q"c Left l;
g1l:k1\Ht G$CSZrP. public :
$kkL)O*"] NH=@[t)P, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iex]J@=e {FILt3f; template < typename T >
``{GU}n struct result_1
x>A[~s"|N {
m<*+^JN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!#e+!h@ } ;
K05T`+N, q$ j template < typename T1, typename T2 >
A\E ))b9+ struct result_2
4TiHh {
]ZI@?H?
O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)g]A
'A= } ;
V<PH5'^$j j*GS')Cm template < typename T1, typename T2 >
3e\IRF xzb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^\yz`b(A0 {
?Ho> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
cqm:[0Xf5> }
jj 'epbA =k1sF3.V'c template < typename T >
']1a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nCA~=[&H {
REsw=P!b return OpClass::execute(lt(t));
G"6XJYoI }
A#i[Us| #2Iw%H 2q& } ;
aQ&K a XSh[#qJ t23W=U 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^L.'At 好啦,现在才真正完美了。
cveQ6
-`K 现在在picker里面就可以这么添加了:
RfCu5Kn =xSf-\F template < typename Right >
G}}Lp~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sEL0h4 {
uy<b5.!- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
G2P:|R }
EV|W:;Sg 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
(>lH=&%zj P1Iy>%3 g{2~G6%;0 G6JP3dOT ETdN<}m 十. bind
rc"8N<D 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
GR 1%(, 先来分析一下一段例子
OF-g7s6VH E!L_"GW J*Cf1 D5! int foo( int x, int y) { return x - y;}
:1]J{,VG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1vJj?Uqc bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|PGTP#O< 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#n|eq{fkK 我们来写个简单的。
h$%h w+"4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
n +2>jY 对于函数对象类的版本:
z*cKH$': L2%D$!9 template < typename Func >
]bstkf}~u struct functor_trait
/`y^z"! {
t7,$u- typedef typename Func::result_type result_type;
p+7#`iICE } ;
4|4[3Ye7u: 对于无参数函数的版本:
@_ UI;*V @`iz0DPG?Y template < typename Ret >
la^K|!| struct functor_trait < Ret ( * )() >
mDuS-2G=D {
LE?sAN typedef Ret result_type;
[b~+VeP+p4 } ;
8cURYg6v 对于单参数函数的版本:
]A1'+!1$ u4 ~.[3E* template < typename Ret, typename V1 >
kD)]\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
l=#b7rBP {
OO,EUOh-T: typedef Ret result_type;
bPV;" } ;
VS_I'SPPIc 对于双参数函数的版本:
s
E;2;2u" 4sC)hAx&f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Qx_N,1>S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WKwYSbs( {
w")m]LV typedef Ret result_type;
? YluX } ;
80Q%c( i 等等。。。
K=pG,[ChA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BE54L+$p ' hdLQ\J template < typename Func >
3bQq
Nk struct func_return
5FsfJpw {
AWAJ*6Z template < typename T >
jc,Qg2 struct result_1
-av=5hm {
n{M-t@r7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)d|s$l$?7 } ;
19%zcYTe C3
BoH& template < typename T1, typename T2 >
d vo|9 > struct result_2
lB!M;2^)X {
gQ<{NQMzvd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bh3yH>Zns } ;
wT-Kg=-q } ;
0}'/3Q K%u>'W v`p@djM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@![1W@J TpdYU*z_Br template < typename Func, typename aPicker >
9`KFJx6D class binder_1
tC.etoh {
!HeQMz Func fn;
2~vvE aPicker pk;
+&E\w,Vq^ public :
u_FN'p=. {]dvzoE] template < typename T >
"EE(O9q struct result_1
31QDN0o!~ {
",aEN=+|hV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SA%)xGRW } ;
rMw$T=Oi k"m+i template < typename T1, typename T2 >
t%@u)b p struct result_2
Zb'a+8[ {
H;ujB \+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0w vAtK|Q } ;
,?+uQXfXR +I}!)$/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
][XCpJ)8 5@pLGMHT template < typename T >
p1T0FBV
L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C^:{y {
ID<[=es6 return fn(pk(t));
6]4=8! J }
tJGK9!MH{( template < typename T1, typename T2 >
kv2 H3O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ht@5@(W]I {
j+>N&.zs return fn(pk(t1, t2));
1@F>E;YjL= }
czB),vooz } ;
Q!I><u [<>%I#7ulG xU(b:D Z 一目了然不是么?
- rI4_Dl 最后实现bind
9! yDZ<s Q9Go}}n mcs!A/]< template < typename Func, typename aPicker >
FtDF} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v+( P 4fS {
WHu[A/##'] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]Y$jc }
Fc|N6I'o PO|gM8E1x? 2个以上参数的bind可以同理实现。
1DN 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。
Q@"!uB.e $J0o%9K
十一. phoenix
X +/^s) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N9u {)u 6H;\Jt for_each(v.begin(), v.end(),
Q<yvpT( (
)q[Wzx_ j< do_
(-@I'CFd [
R'oGsaPB2 cout << _1 << " , "
?.c:k;j ]
j@4]0o .while_( -- _1),
Sae*VvT6 cout << var( " \n " )
v9Lf|FXo& )
7dOpJjv?) );
Q@*9|6- 48{B} j%oU 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
29&F_ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
(@bq@0g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W'e{2u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"
^!=e72 M7YbRl uX6rCokr template < typename Cond, typename Actor >
v7f[$s$m class do_while
&M=15 uCK {
a;&0u> Cond cd;
~RV9'v4 Actor act;
'"h}l` public :
(aB:P03 template < typename T >
j|b$b,rF\ struct result_1
:j`XU {
j_b/66JyN typedef int result_type;
^__P;Gr` } ;
c]|Tg9AW {#&D=7LP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fr8';Jm !|cM<}TF, template < typename T >
%Siw> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<t"fL
RX {
.73sY5hdTN do
|_a^+!P {
0;w84>M act(t);
ZR8y9mx2" }
r'@7aT&_ while (cd(t));
}$a*XY1 return 0 ;
'yh)6mid }
eUD 5V } ;
N_(-\\mq %mOQIXr1s CU/Id`"tW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*]DO3Zw' 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w!}kcn< 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
NYR:dH]N~d 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P|a|4Bb+fW 下面就是产生这个functor的类:
hl8oE5MU w~n+hhMF S5cs(}Bq template < typename Actor >
8C I\NR{x8 class do_while_actor
>=3oe.$) {
|w>d]eA5 Actor act;
UAC"jy1D public :
=$_kkVQ$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`*B6T7p1 k~JTQh*,w template < typename Cond >
On,z#A picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z/OERO
} ;
Z0M|Bv9_ j(c;r> )0=H)k0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/5?tXH" 最后,是那个do_
R-Y 7I )
gxN'z 1.nYT* class do_while_invoker
$-39O3 {
i~m;Ah,# public :
d 0:;IUG template < typename Actor >
TR:4$92:H do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
NHhKEx0Gtu {
F*y7 4j, return do_while_actor < Actor > (act);
:]8!G- Z }
Q6CVMYT } do_;
WogCt, +rKV*XX@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)OFf nKh 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q oz[x 最后来说说怎么处理break和continue
L(HAAqRnJ 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。
~vMJ?P@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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