一. 什么是Lambda
>MP PYVn7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b$Uwj<v 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
]&G5/]f <
m9O0 1;:2 =8 -ZyFUGd% class filler
([9h.M6v {
<RhKlCP public :
i*U\~CZjT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
VJR'B={h } ;
]7u8m[@ .ySesN: C~ XIp9=jhSR 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
1
yzxA( LiB0]+wzj m1[QD26 T:!sfhrZ~< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s~]nsqLt9p '}rDmt~ s*8hN*A/, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
D 1hKjB& 'Yd%Tb|* `jZX(H dIpt&nH&$ 二. 战前分析
'Vrev8D 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。
/e7'5#v 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
nL:vRJr-$ 4
^+hw; MW4dPoa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PZ ogN /* --------------------------------------------- */
93!a vector < int *> vp( 10 );
>6kWmXK[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3x=F /* --------------------------------------------- */
_E30t( _. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3tm z2JIb /* --------------------------------------------- */
x#YOz7. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cLYc""= /* --------------------------------------------- */
VmUM_Q~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f<}!A$wd /* --------------------------------------------- */
VG8rd'Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
fFd9D=EW. Z956S$gS <HzAh<_@F XsG]-Cw 看了之后,我们可以思考一些问题:
9e1 6 g 1._1, _2是什么?
7GIv3Dc 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。
ROjjN W`W 2._1 = 1是在做什么?
&
9]KkY= 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。
t~a$|(
9 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
.y0](
h %zelpBu+ -E500F*b 三. 动工
,m"ztu- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
cdfll+ apMYBbC v|/3Mi9mz !:n),sFv45 template < typename T >
8;!Eqyt class assignment
U.)G#B {
!}PFi T^ T value;
GY",AL8f public :
( Lu.^ assignment( const T & v) : value(v) {}
>C-_Zv<!T\ template < typename T2 >
c==Oio(" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*3ne(c } ;
8x9kF]= )>Q 2G/@ dq8 /^1P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H4m6H)KOG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
23f[i<4e ~`})x(! X<m%EXvV xk*3,J6BK class holder
!Q(xOc9>Ug {
h/fCCfO, public :
kr*c?^b template < typename T >
#w*pWD^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
lQsQRp {
{.lF~cOu return assignment < T > (t);
E&>,B81 }
ommKf[h%i } ;
!U#++Zig% x7@WWFF> YEQW:r_h.S 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
&CL|q+- osd^SnL1/5 static holder _1;
I1myu Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gZjOlp ob] lCX) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"pZ3 而不用手动写一个函数对象。
g&"(- : |x6mkSf]ke ]v{fFmL NVjJ/ 四. 问题分析
V{h@nhq 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;/V@N |$n 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。
Ft7a\vn*B 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N-rmk 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)RYnRC#O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z0=m:h L,
{rMLM% 五. 问题1:一致性
Y/S3)o 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?|
2*citB{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X?6h>%) k vaj66nV struct holder
IPO[J^#Me {
O8r"M8 //
VDTY<= Q template < typename T >
hf<$vRti> T & operator ()( const T & r) const
UPKi/)C; {
7rSUSra return (T & )r;
^@Qi&g`lr? }
5ZA%,pH>Jq } ;
PEBFN ?nZ <? 这样的话assignment也必须相应改动:
Z% ;4Ed l;BX\S template < typename Left, typename Right >
Nr"N\yOA/ class assignment
-m160k3 {
V./w06;0 Left l;
{F:v$ K Right r;
y"\,%. public :
w"v'dU^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-WUYE template < typename T2 >
]VWfdG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}Hz-h4Z } ;
QWHy=(! DnHAm q] 同时,holder的operator=也需要改动:
Q
H_W\W Tdwwtbe template < typename T >
B~>cNj< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R9l7CJM@ {
"F"_G return assignment < holder, T > ( * this , t);
>Mn>P! }
|2@en=EYk v{2DBr
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。
9"aFS=>< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b#g
{`E P!y`$Ky& return l(rhs) = r;
>C3NtGvy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
atf%7}2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
WkaR{{nM }6J7<g template < typename Tp >
fT3*>^Uv class constant_t
^QAiySR`0 {
fhV0S>*< const Tp t;
m`$>:B public :
`.'i V[fr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
lV<Tsk' template < typename T >
20VVOnDY const Tp & operator ()( const T & r) const
yIIETE {
oM<!I0"gC+ return t;
Q)S>VDLA }
`x UG| } ;
3%R{"Q" +%wWSZ<# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rAx"~l.= 下面就可以修改holder的operator=了
Wu!t C (
f,J_ template < typename T >
MdH97L)L.0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]iDJ*!I {
h/Hl?O8[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D;zWksq }
XocsSs f>r3$WKj 同时也要修改assignment的operator()
^IGyuj0]jG %X9b=%'+ template < typename T2 >
\V^*44+
<! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j`R<90~/ 现在代码看起来就很一致了。
C.>
6z3T?`}Y 六. 问题2:链式操作
Ka]@[R6e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Taf
n:Nw} 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
xP/OsaxN 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
sz/ *w 7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
L}W1*L$;< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qWO]s=V! wn+j39y?ZY template < typename T >
's[BK/ struct result_1
t'R':+0Vf {
t<sNc8x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~o@\
n } ;
:)p)=c8% IyS" 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:
-|}%~0)/bH 0/\PZX+ template < typename T >
yW\XNX struct ref
{/d4PI7)tK {
{7?9jEj typedef T & reference;
&$qF4B* } ;
\Mb(6~nC template < typename T >
BWUt{,?KU struct ref < T &>
j1YH9T#|D {
o\ngR\> typedef T & reference;
py{eX`(MS } ;
VLsh=v XDk'2ycv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H&X:!xa5 ATXF,o1 template < typename T >
F>dwL bnb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EZ"bW {
+z-[s6q2m return l(t) = r(t);
x(PKFn }
3ai (x1% 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
QCOLC2I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hH%,!tSx -J,Q;tj 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
B0oxCc/'sZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<%z@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1E8H%2$ V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S_!hsY 最后的布局是:
99e*]')A% Add
XFW5AP / \
4'SaEsA~ Divide 5
HG2GZ}~^1 / \
[yw%i h) _1 3
Ly9Q}dL 似乎一切都解决了?不。
3Y
z]8`C 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。
.^i<xY 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+_ja&o 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:
z% V* K DVI7]+=nV template < typename Right >
}[ ].\G\G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!?nu? Right & rt) const
EeCFII {
v&fGCD\R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pOm@b`S% }
W h| L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7*i}km 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。
!@u&{"{` 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。
Sx8l<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。
&p5&=zV} 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。
{j?7d; 'j 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?
%>Bko,ET 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:
AD]e0_E =3*Jj`AV template < class Action >
{h#6z>p"u2 class picker : public Action
M% @ {
Xo Y7/&& public :
p*|ah%F6N picker( const Action & act) : Action(act) {}
R"*R99 // all the operator overloaded
0q{[\51*
} ;
IAI(Ix cw;co@!$ 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。
GR%{T'ZD` 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:
b,dr+RB ~%s}S template < typename Right >
i\Yl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{I{3 (M#" {
d$K=c1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zmI5"K"'F }
XA1f' Kk HA!t$[_Ve Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b3\B8:XFo| 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。
(/K5! qh D`Gt template < typename T > struct picker_maker
x=-0 zV {
:.$"kXm^
typedef picker < constant_t < T > > result;
?;
[ T } ;
)lh8
k{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tMFsA`ng {
h4(JUio typedef picker < T > result;
DLi?'K3t } ;
Vclr2]eV4O EMlIxpCn: 下面总的结构就有了:
%c X"#+e functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
M)JADX picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
KCUU#t|8V\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rB%y6P B 至此链式操作完美实现。
s qpGrW. !
_{d)J .x}gg\ 七. 问题3
;,XyN+2H 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,r=re!QI7 tz4
]hF template < typename T1, typename T2 >
+TN^NE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.:y5U}vR {
^s{hs(8%R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:p>hW!~ }
:CaTP% GW (a.1M8v+Sg 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)eYDQA>J SfW}"#L>5 template < typename T1, typename T2 >
Qz+sT6js- struct result_2
?x3Jv<G0* {
:.uk$jx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
C>X|VP|C } ;
]^K;goQv *HE^1IEl 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?
=eBmBn 这个差事就留给了holder自己。
3b!,D c?K~/bx. 40#9]=;} template < int Order >
i#W*' class holder;
s;Y<BD template <>
^.goO] class holder < 1 >
rk|@B{CA; {
}`o?/!X public :
y=a V=qD template < typename T >
;YyXT"6/p struct result_1
KX3KM!* {
&yIGr`; typedef T & result;
s-rfS7; } ;
%=Tr^{i template < typename T1, typename T2 >
f:woP7FP struct result_2
S1bAu
< {
<7)Fh*W@ typedef T1 & result;
ZFvyL8o } ;
qX#MV>1 template < typename T >
9+qOP>m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dqc1q:k?$ {
w?LrJ37u return (T & )r;
|`O7nOM }
`rb>K template < typename T1, typename T2 >
gfy19c 9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j6g@tx^)' {
Rc[ 0aj: return (T1 & )r1;
zY=jXa)K~ }
A\QJLWBv^$ } ;
7:Ztuc] '6-$Xq0^E template <>
o3N] `xD' class holder < 2 >
$_D6_|HK {
6f)2 F<
7 public :
L}%dCe template < typename T >
s B
20/F struct result_1
edvFQ#,d {
7J*N_8?2 typedef T & result;
"y;bsZBd" } ;
F{m{d?:OA template < typename T1, typename T2 >
1||+6bRP struct result_2
z[nS$]u {
0g=`DSC<( typedef T2 & result;
E167=BD9< } ;
T!2=*~A template < typename T >
3
hKBc0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}< 5F {
kc$)^E7 return (T & )r;
+wO#'D }
pz|'l:v^ template < typename T1, typename T2 >
~DF:lqwWP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TNwKda+ {
p(JlvJjo return (T2 & )r2;
v;EQ, NL }
M+P$/Wk } ;
3Q By\1h. HU ;#XU1 {~Tg7<\L 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> >。
X/0v'N 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
4QHS{tj 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,h]o> 'UU\4M return l(i, j) = r(i, j);
<skajQQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
HMGB> Shr,#wwM`B return ( int & )i;
FnFb[I@eu return ( int & )j;
G"SBYU 最后执行i = j;
{zLhiUH
a0 可见,参数被正确的选择了。
3ec`Wa
R^#@lI~ tt_o$D~kg SA"p\}"
<|B1wa:| 八. 中期总结
MCTsi:V>+ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
\nqkA{;B{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
kOL'|GgK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
DKL@wr}8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]0V}D,V($ B%s7bS s1N?/>lmB t=
#&fSR =EP13J 9xI GV! 九. 简化
R`8@@} 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。
Guw}=l--YR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b*kfWG-6t 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:
#-VMg+14 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u+m,b76 +-*/&|^等
NpP')m!`} 2. 返回引用。
-Z-f1.Dm5 =,各种复合赋值等
)u%je~Vw 3. 返回固定类型。
~&dyRtW4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K>Fqf
+_ 4. 原样返回。
bUwn}_7b operator,
2}6%qgnT- 5. 返回解引用的类型。
l |2D/K5 operator*(单目)
V9yl4q-bL 6. 返回地址。
/1UOT\8U operator&(单目)
\Q?ip&R 7. 下表访问返回类型。
'dG%oDHX]P operator[]
]}="m2S3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2F{hg% operator<<和operator>>
gV;H6" e}Vw!w 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。
/^SAC%PD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!|hoYU>@2L XN=67f$Hw template < typename Left >
,_.I\EY[ struct value_return
*iO u' {
en S}A*Io template < typename T >
n:
ui struct result_1
N?Q+> {
MM_k
]-7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#p(h]T32 } ;
_9 .(a r|Z3$J{^" template < typename T1, typename T2 >
$``1PJoi struct result_2
!LMN[3M_ {
+j_;(Gw7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|y;}zQB-dH } ;
3981ie } ;
{6;9b-a] `_I@i]i^ QfM zF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]B"'}%>ez t.8 GT&p 下面我们来剥离functor中的operator()
94uNI8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lz#GbXn. V]OmfPve return l(t) op r(t)
-Xu.1S return l(t1, t2) op r(t1, t2)
hd\gH^wk
return op l(t)
*K!|@h{60 return op l(t1, t2)
G'2#9<c* return l(t) op
_/8FRkx return l(t1, t2) op
U@ ?LP return l(t)[r(t)]
;h6v@)#GX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{^mNJ k(>h^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{e[%;W%c& 单目: return f(l(t), r(t));
&X@Bs- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sIG7S"k>p 双目: return f(l(t));
<U5wB]] return f(l(t1, t2));
uzmk6G
v 下面就是f的实现,以operator/为例
]w T 7*( Y F^"_TV0va struct meta_divide
`e9$,h|4 {
Q?ahr~qo template < typename T1, typename T2 >
M#"524Nz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4a0:2 kIKa {
7Dzuii?1 return t1 / t2;
!-2R;yo12 }
0N[&3Ee8 } ;
_\Q^x)w6 t"hYcnC 这个工作可以让宏来做:
KoE8Mp T{V/+RM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Re:jVJgBz template < typename T1, typename T2 > \
6:GTD$Uz. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PWh^[Rd) 以后可以直接用
H gTUy[( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
HX'FYt/?t 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
:q8b;*: (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
3czeTj [U}+sTQ =PRx?q`d 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
S)QAXjH /,!qFt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pi=-#g(2 class unary_op : public Rettype
Vd".u'r {
]{"Br$ Left l;
R>DaOH2K* public :
(8v7|Pe8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[A}rbD K Q-ni| template < typename T >
4h5g'!9-g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tz#gClo {
mRB return FuncType::execute(l(t));
JnHo 9K2. }
!d<"nx[2` {x'GJtpb template < typename T1, typename T2 >
V.os typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-.g|l\ {
NCxqh < return FuncType::execute(l(t1, t2));
9lB]~,z }
T\Uek-( } ;
d(g^M1m F+ E|r6'i 91Uj}n% 同样还可以申明一个binary_op
iX0iRC6f pF
^#}L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#cj6{%c4 class binary_op : public Rettype
/R>nr" {
MCU_Z[N#10 Left l;
|F9z,cc" Right r;
v9Xp97J2 public :
:2njp% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e]jH+IR:> 4w#``UY)' template < typename T >
3 ?Y| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+C1QY'>I {
{]"]uT# return FuncType::execute(l(t), r(t));
{Fzs@,|W. }
f;}EhG' \*,=S52 template < typename T1, typename T2 >
S1D@vnZ3O\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8q1wHZ {
kId
n6 Wx, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P2nft2/eu? }
2e$w?W0^ } ;
P"<U6zM\sP M$0u1~K -s 6![eV 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
aR\\<due 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k`GA\&zt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
odg<q$34 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`R"I;qV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#Rg|BfV- 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
p{PE@KO: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
BTM),
w2 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
`/HUV&i"S 下面是修改过的unary_op
WM)-J^)BJ :ss,Hl template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
XUuu-wm:} class unary_op
[:^-m8QC {
K|DWu8 Left l;
Y?ez9o:/# Rq[ M29 public :
R\XKMF3mN3 Cgz D$`~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6sa"O89 ~G27;Npy template < typename T >
Z}|(FRVk struct result_1
%*#n d {
: Sq?a0!S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0%)i<a!_Z } ;
@iEA:?9uX 4A9{=~nwT template < typename T1, typename T2 >
Xn~I=Ml d struct result_2
$.Q$`/dF {
_-5,zPR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rp5(pV7* } ;
BUwONF P ~PIMkt template < typename T1, typename T2 >
J)mhu} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%F kMv {
v\`9;QV5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1 { , F }
1^i Pji/ M>M`baM1 template < typename T >
erVO|<%=R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%T7nO %p {
5s{ABJ\@V return OpClass::execute(lt(t));
<(vCiH9~P }
Q:ezifQ 1xv8gC:6 } ;
`GXkF:f= !~Q2|r %%cHoprDa 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
3_q3Bk 好啦,现在才真正完美了。
6rS$yjTX! 现在在picker里面就可以这么添加了:
.rPn5D Y %r4q8- template < typename Right >
"QvmqI> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QMEcQV> {
R0oKbs{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:{(w3<i }
$<ld3[l i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
.Vq)zi1< ]tY
^0a &CwFdx:Ff r=c<--_@ N25V] 十. bind
;;A2!w{}[i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
e L.(p
k^< 先来分析一下一段例子
m[k_>e\u 85;b9k&\M GJqE!I,. int foo( int x, int y) { return x - y;}
*6(kbe s bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`gKf#f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.k[o$z\EkF 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。
.5!t:FPOv 我们来写个简单的。
gl).cIp w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<w\:<5e ' 对于函数对象类的版本:
"[:iXRu k<+0o)) template < typename Func >
S.!UPkW H struct functor_trait
:$+-3_oLMQ {
L],f3< typedef typename Func::result_type result_type;
S(:l+JP } ;
t20PP4FWM 对于无参数函数的版本:
^*\XgX a6kV!,.U template < typename Ret >
<'G~8tA%v struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xv@SxS-5l {
TY(bPq typedef Ret result_type;
r]ShZBAbYp } ;
Ma|qHg 对于单参数函数的版本:
I}2P>)K )!tK[K?5 template < typename Ret, typename V1 >
F ]O$(7* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ZtHm\VTS {
lD{Aa!\ typedef Ret result_type;
?uMQP NYs } ;
-R>}u'EG> 对于双参数函数的版本:
vy,&N^P $)H@|<K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;60.l! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R/`q/0T. {
}KhjlPhx typedef Ret result_type;
-uh(?])H } ;
OIl#DV. 等等。。。
;+1RUv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XhsTT2B t*@z8<H template < typename Func >
KgN)JD> struct func_return
ps$7bN C {
LK"
bC template < typename T >
L#)(H^[ struct result_1
8QK5z;E2~ {
>M Jg , typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LW:o8ES33 } ;
[31p&FxM #yI.nzA* template < typename T1, typename T2 >
PR|R`.QSs struct result_2
,#W {
5<L_|d)0" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|y20Hi': } ;
m5G \}8| } ;
2&Nb Q%aU42?_1 !.1%}4@Q] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
NA,CZ c#N<"cy> template < typename Func, typename aPicker >
_lW+>xQ class binder_1
!EQ@#qW/ {
3sCFHn#c Func fn;
4em;+ >D6 aPicker pk;
fJZp?e" public :
S(aZ4{a@ t:LcNlN| template < typename T >
VOsqJJ3 struct result_1
`]Bxn)b( {
D|qk_2R% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z`3ufXPNlO } ;
1{_A:<VBl :R):b template < typename T1, typename T2 >
pdd/D struct result_2
#E0t?:t5bk {
V0nn4dVO typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2k6 X, } ;
1+`l7'F Hx$c
N binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9;%CHb& *c[2C template < typename T >
qC!&x,}3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z'p:gv] {
Da$r ` return fn(pk(t));
g/UaYCjM }
X}P$emr7 template < typename T1, typename T2 >
>ds%].$-\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0tk#Gs[ {
VCy5JH return fn(pk(t1, t2));
I &* _,d }
gfU-"VpHE } ;
:T3/yd62N W\f9jfD #[MJ|^\i 一目了然不是么?
iA_8(Yo 最后实现bind
ydv3owN 7nzGAz_W M9!AIHq4 template < typename Func, typename aPicker >
*sQcg8{^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_B2V "p {
>*twTlb{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#sKWd }
5W
=(+Q>C TaJB4zB 2个以上参数的bind可以同理实现。
4(?G6y) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<b+[<@wS ,~zj=F 十一. phoenix
b=a!j=-D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ea=83 Zj 'cDx{? for_each(v.begin(), v.end(),
cD1o"bq (
&$`hQgi do_
{+zJI-XN/ [
*5$&`&, cout << _1 << " , "
%[<Y9g,:Q ]
o-7>eE}+ .while_( -- _1),
!\[+99F# cout << var( " \n " )
~`Qko-a& )
v;y0jD#b );
NkxCs 2}}?'PwwT 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:
Ja]oGT=e 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
`P+(&taT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R4%P:qM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9+Y D!y 5H,G- M
ixwK, template < typename Cond, typename Actor >
r^$~>!kZ| class do_while
dEM?~? {
o?Sla_D Cond cd;
;@ WV-bLe Actor act;
TPO1 GF public :
H'RL62! template < typename T >
6*GjP ;S= struct result_1
Mu_i$j$vvP {
`29TY&p+" typedef int result_type;
'!vc/Hw } ;
LU!1s@ -'rj&x{Q)U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
")s!L"x BH0!6Oq template < typename T >
jj\ [7 O* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{gf>* {
e{G_GycH do
rqCa 2 {
wCZO9sU:6= act(t);
QL"gWr`R }
D_|B2gdZY while (cd(t));
d&:H&o)T! return 0 ;
>Pe:I }
P#GD?FUc } ;
{7Cx#Ewd >e5zrgV Q 882B1H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
t\j!K2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
d+z[\i 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
urY`^lX~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
o%(bQV-T 下面就是产生这个functor的类:
/L)
9tt. MQcE6) 5{>0eFzG template < typename Actor >
6X+}>qy class do_while_actor
67<CbQZoN3 {
J;~|ph Actor act;
(b/d0HCND public :
MM#cLw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&jts:^N> PNF4>) template < typename Cond >
AvRcS]@= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Pw}_[[>$ } ;
]H 2R =xEk7'W6k 5S/>l_od$2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
f==*"?6\ 最后,是那个do_
R $b,h $"fo^?d/s @vH2Vydu class do_while_invoker
\v`#|lT$ {
^/KfH&E public :
';l fS template < typename Actor >
|n P_<9[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
P!\hnm)%4 {
lC9S\s return do_while_actor < Actor > (act);
I{n;4? }
!y vJpdsof } do_;
p?myuNd[ q@ Kk\m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o<4D=.g7D 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y/4ny,s" 最后来说说怎么处理break和continue
OCx5/ 88X 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。
~"mj;5Id 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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