一. 什么是Lambda
]_&pIBp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jS'hs>Ot 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,
0/0rWqg
/ 4Vrx9 sA1 kH>^3(Q\ +d/^0^(D\5 class filler
\X0wr%I {
b%M|R%)] public :
[Se0+\,& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8!VFb+ } ;
6 jo+i[h ?,Zc{ BRGTCR 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:
0q:g
Dc6z >W?7a:#, 9Qhk~^ngg +)QA!g$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=[G) 5"8R|NU:\0 {GM8}M~D& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
SWM6+i
p +Y|HO[ *r]Mn~3 =OU]<% 二. 战前分析
XqK\'8]\Mw 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。
&4-rDR, 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
7z4u?>pne* 6N]V.;0_5 1[r; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?L~Z]+- /* --------------------------------------------- */
1q(o3% vector < int *> vp( 10 );
\~`qE<Q/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0&|,HK /* --------------------------------------------- */
"J (.dg]" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*) ?Fo /* --------------------------------------------- */
0A>Fl* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7+^4v(s /* --------------------------------------------- */
g w`}eA$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<6)
w /* --------------------------------------------- */
'hw_ew for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JdW:%,sv 60St99@O Ro oem dCM "JCvsCe 看了之后,我们可以思考一些问题:
Al(u|LbQ 1._1, _2是什么?
\qh
-fW; # 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。
.4-I^W"1 2._1 = 1是在做什么?
POCF T0R} 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。
zO07X*Bw 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。
(6Sf#M o4g<[X) Uv"GG:
K_ 三. 动工
MOEB{~v`; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HJ,sZ4*]] $S0eERga =#c?g Wb56 34P5[j!h template < typename T >
WxFrqUz class assignment
%aeQL;# V {
DG
$._ T value;
d^<a)>5h public :
,Cckp! 6 assignment( const T & v) : value(v) {}
KGI0|Z]n~ template < typename T2 >
7VwLyy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P"WnU'+ } ;
]
x_WO_ Aa;s.:? 32*FI SH^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'ehJr/0&g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#815h,nP+ Rtl;*ZAS \Ow-o0 bUp
,vc* class holder
hA81(JWG {
F+@E6I'g public :
@Pc]qu template < typename T >
\KaWR assignment < T > operator = ( const T & t) const
=*YK6 {
_ .%\czO return assignment < T > (t);
]<;m;/H }
$MmCh&V } ;
C||A[JOS 3 9Ql|l$ U$`)|/8 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2dr[0tE `1NxS35u static holder _1;
4C;4"6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VT\o=3_ u|=G#y;3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\"qXlTQ1_9 而不用手动写一个函数对象。
PomX@N}1 +_?;%PKkuF rSD!u0c[ b\%=mN 四. 问题分析
HB$*xS1 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。
0C}7=_? 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。
<4y1[/S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>qjr7 vx 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2FO.!m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Wx&AY"J
8kih81tx"U 五. 问题1:一致性
qphN 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?|
I~qS6#%r 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Fz16m7. 8=7u,t struct holder
2;4Of~ {
qeCx.Z //
&G@*/2A template < typename T >
SMQuJ_ T & operator ()( const T & r) const
56*}}B$? {
>Ge&v'~_| return (T & )r;
aT F} }
QzIK580%t } ;
&{* [7Ad }Xs=x6Mj 这样的话assignment也必须相应改动:
j?6%=KuX< v'.?:S&m template < typename Left, typename Right >
$.(>Sj1 class assignment
O@3EJkv {
9c806>]U^ Left l;
'=x Right r;
S,vrz!'>A public :
V5K!u8T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:XF;v template < typename T2 >
Wn24eld"x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!wvP24"y } ;
N40.GL0s q:-8W[_ 同时,holder的operator=也需要改动:
$qy%Q] ' R~x.NM template < typename T >
'@HWp 8+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d> Y9g {
au574tj return assignment < holder, T > ( * this , t);
:n>m">4 }
XN]kNJX :SSe0ZZ_6b 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J']1^"_' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&oYX093di p0uQ>[NV0 return l(rhs) = r;
0<Px2/ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
@g""*T1:$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v%V$@MF ^o|igyS9 template < typename Tp >
/bVU^vo class constant_t
+"T?., {
@y9_\mX!s const Tp t;
E<'3?(D9hL public :
/l0\SVwa> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ve7[U_" template < typename T >
>t?;*K\x" const Tp & operator ()( const T & r) const
" 9 h]P^ {
vhZpYW8 return t;
d/- f] }
<<v,9*h } ;
vgHMVzxj +WK!}xZR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
NXDdU^w7B 下面就可以修改holder的operator=了
SwG:?T!"} (2QFwBW] template < typename T >
//>f#8Ho assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+K;(H']Z<- {
`pm6Ts{, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A%oHx|PD }
a7nbGqsx !iCY!: 同时也要修改assignment的operator()
A"#Gg7]tl' +Ld4e] template < typename T2 >
zhKb|SV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[st4FaQ36 现在代码看起来就很一致了。
UbJ_'>hK 6 }!(cm;XA" 六. 问题2:链式操作
0~R0)Q, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>Rjk d>K3 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@'/B" & 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。
CG@ LYN 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。
F%lP<4Vx 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X|7gj&1 ]U! ?{~ template < typename T >
{*`qL0u]^ struct result_1
6jiVz%`=Z {
8"LvkN/v^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:u` } ;
\$V~kgQ0 z(aei(U= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
y0M^oLx
b(I-0< template < typename T >
( m\PcF struct ref
HzF {
B~V^?." typedef T & reference;
41^+T<+ } ;
7<mY{!2iF? template < typename T >
=\ iV=1iB struct ref < T &>
6^s=25>p {
:7<spd(%" typedef T & reference;
n87B[R } ;
{2}O\A
7pMrYIP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V?t^ J7{' YbND2i template < typename T >
gb|C592R5C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w{UVo1r: {
C!]hu)E return l(t) = r(t);
35?et-=w }
s|dcO 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。
0[7\p\Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w
[D9Q= ^9%G7J:vGO 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
tz)aQ6p\X _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R^<li;Km _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CbVU z< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
MVs@~= 最后的布局是:
xJa Add
0g,;Yzm / \
cclx$)X1X Divide 5
d0"Hu^] / \
%]h5\%@w _1 3
!<Ma9%uC{ 似乎一切都解决了?不。
2)Grl;T]s 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。
uwXquOw 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
U
]`SM6 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:
Waj6.PCFm X&8&NkH template < typename Right >
Ya<S/9c assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
G<# 9` Right & rt) const
}Ry:}) {
S4aN7.'Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[
p$f)' }
$d3al%Uo 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lRF04 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。
]wMd!.lm- 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。
)gYsg 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。
0D+[W5TB 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。
F"1)y>2k 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?
P%A;EF~v 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:
7#SXqyP[ Ly"u }e template < class Action >
OS;qb:; class picker : public Action
_HW~sz| {
epI&R) ] public :
@e8b'w3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
5I`j'j // all the operator overloaded
3}@3pVS } ;
_dky+ E I`^
7Bk.r 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。
Ua\]]<hj" 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:
y3{'s>O6 umhg
O.! template < typename Right >
@E
%:ALJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T"xq^h1\ {
*pK bMG# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`U?"
{;j
{ }
n!z7N3Ak> d]{wZ#x Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S
{oW 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。
B9^@d |T\`wcP`q template < typename T > struct picker_maker
r"sK@ {
C62:G+W&o typedef picker < constant_t < T > > result;
AiKja>Fl< } ;
X |zQZ<CO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Hof@,w {
meey5} typedef picker < T > result;
r6S-G{o } ;
"HX,RJ
@^K XHs>Q>` 下面总的结构就有了:
xucrp::g 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。
wCw-EGLR 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。
%Xc50n2Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sQUJ]h 至此链式操作完美实现。
3D32'KO_" NbgK#; zGzeu)d 七. 问题3
N^</:R 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。
5x856RQ' nwuH:6~" template < typename T1, typename T2 >
eB%hP9=:x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XrP'FLY o {
B_R
J;.oH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
p}H:t24Cr5 }
$WmB __ t|-TG\Q X 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:
t6u>_She ;e
Iqxe> template < typename T1, typename T2 >
`o/G0~T) struct result_2
WK$75G, {
-': ;0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ykK21P,v } ;
H4RqOI qLC_p) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&!i'Q;q 这个差事就留给了holder自己。
[bM$n
m ,w-=8>5lrj F{*{f =E!B template < int Order >
"#}Uh class holder;
Q1f)uwh template <>
(bhMo^3/* class holder < 1 >
%G6Q+LMwm {
%!DdjC&5* public :
<"/b 5kc template < typename T >
QguRU|y struct result_1
7`eg;s^ {
(<GBhNj=c typedef T & result;
S
$j"'K } ;
0\tV@ 6p2= template < typename T1, typename T2 >
%!P^se struct result_2
D+4oV6}~ {
Yr!@p Hy typedef T1 & result;
)R
%>g-dw } ;
10tlD<eYb template < typename T >
7x>\/l( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#/N;ScyUJT {
t =LIkwD return (T & )r;
!m]_tB }
7sypU1V6 template < typename T1, typename T2 >
]bcAbCZ@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7Eb |AR {
!O)je>A return (T1 & )r1;
r?9D/|` }
lZ,w#sqbY } ;
7QSrC/e ,:[\h\5m template <>
0G;
b+ class holder < 2 >
gvzBV
+3' {
B1^9mV'O public :
r4MPs-}oF template < typename T >
hl}iw_e struct result_1
(V(8E%<c {
3A&:
c/ typedef T & result;
xg(*j[ff3 } ;
op8[8pt% template < typename T1, typename T2 >
E;1QD/E$ struct result_2
aU\R!Y$/" {
f]sc[_n] typedef T2 & result;
\wR;N/tg } ;
'@6O3z_{ template < typename T >
S =5br typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3g79/w {
m=[3"X3W1V return (T & )r;
"J(T?|t }
R6cd;| fan template < typename T1, typename T2 >
$G<!+^T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
} *:H\GL {
tUGnp'r return (T2 & )r2;
m'n<.1;1{j }
YMG~k3Yb } ;
X_HU?Q_N F+<e9[ sgLw,WZ: 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
99GK6}~TGm 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S1I# qb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GI5#{-) R$m?aIN return l(i, j) = r(i, j);
|S6L[Uo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:pJKZ2B,
A)9F_;BY return ( int & )i;
|=u
}1G? return ( int & )j;
mXwDB)O{) 最后执行i = j;
r=gF&Og,? 可见,参数被正确的选择了。
<dWms`QcO > I>=/i^ gmUX
2x( Je*hyi7 }PUY~
u 八. 中期总结
a7U`/* 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:
bZ SaL^^( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ugV/#v O 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o}b_`O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WSxE/C|[ +/>XOY|Ie P>nz8NRq 'T+v&M f0@4>\g {i"th(J$
九. 简化
_{2/QP} 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。
\o}=ob 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=/m$ayG 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y52TC@' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5~FXy{ZIH +-*/&|^等
/B!Ik:c} 2. 返回引用。
?s5/ =,各种复合赋值等
.+A2\F.^ 3. 返回固定类型。
o?|
]ciY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g1{2E<b5 4. 原样返回。
rM0Idc.$&& operator,
nV/;yl4e{
5. 返回解引用的类型。
m;cgX#k5 operator*(单目)
fq?MnWc 6. 返回地址。
=))VxuoN operator&(单目)
(DQ ]58& 7. 下表访问返回类型。
miUjpXt operator[]
uskJ(! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ePo ::: operator<<和operator>>
*&BS[0; )|,Zp`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。
T@R2H&L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-Oplk* sTmdoqTK! template < typename Left >
` InBhU> struct value_return
p~yGp]yJ9 {
YBupC!R template < typename T >
#BW:*$>} struct result_1
Utj4f-M {
E_H.!pr
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P TH'-G } ;
-\&b&; _ lho0Xy
gn template < typename T1, typename T2 >
2*@@Bw.XA struct result_2
5H2Ugk3 {
&PUn,9 Rm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:yFmCLZaQ } ;
l.uW>AoLh } ;
,uL}O]L .cK<jF@' =`g@6S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x"~gulcz *?~&O.R" 下面我们来剥离functor中的operator()
bL2b^UB~% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-Mzm~@_s] ,In}be$: return l(t) op r(t)
[j 'lB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(5GjtFojY| return op l(t)
"+A8w return op l(t1, t2)
om{aws; return l(t) op
o&RNpP* return l(t1, t2) op
A5^tus/y return l(t)[r(t)]
\# _w=gs<i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AvcN, IoCi(N; 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:
|$D`* 单目: return f(l(t), r(t));
7g.3)1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
RA*W Ys&xb 双目: return f(l(t));
ei!Yxw8d return f(l(t1, t2));
BM[jF=0 下面就是f的实现,以operator/为例
7e=s`j rLE5fl5W struct meta_divide
\<%?=C'w~ {
>k8FUf(c template < typename T1, typename T2 >
#@:GLmD% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SquuK1P= {
Cznp(z return t1 / t2;
XXy&1C }
P( 1Z } ;
&5n0J j7qGZ"8ak 这个工作可以让宏来做:
)|B3TjHC 9uW\~DwsZ% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v4VP7h6uD) template < typename T1, typename T2 > \
.-}F~FES static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eVRjU 以后可以直接用
<nJ8%aY, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>?(}F': 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
UgD&tD0fp (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
kmM->v :tT6V(-W 94xWMX2 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
1{?5/F \ + b2XUZ5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a1gaB:w5n class unary_op : public Rettype
O_^;wey0}? {
-$o4WSd~ Left l;
V]P%@<C public :
aUbmEHFTV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k/hNap'0 8}{W.np_ template < typename T >
-P-&]F5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h5}:>yc {
e#s-MK-Q return FuncType::execute(l(t));
CQ:38l\`gd }
DGO\&^GT^
Mc<O ~ template < typename T1, typename T2 >
0 ![ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hYSf;cG}A {
TyN]P a return FuncType::execute(l(t1, t2));
Rp_)LA }
-gVsOX0 } ;
I3d!!L2ma ;CLOZ{ Rv)>xw 同样还可以申明一个binary_op
>6A8+= agj_l}=gO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
MhZ\]CAs9 class binary_op : public Rettype
d#-'DO{k {
rVv4R/3+ Left l;
cCO2w2A[* Right r;
;Miag'7 public :
YK )e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]B3f$;W k@>y<A{;D template < typename T >
@w73U;9\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G1G*TSf {
`
*q>E return FuncType::execute(l(t), r(t));
~;yP{F8? }
@3Gr2/a s_%KWkS template < typename T1, typename T2 >
E@_]L<Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`]j:''K {
~ ^*;#[< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nj6|WJ }
.^V9XN{'a } ;
R_2T" J4#rOS Qz`v0"'w 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
6D/K=- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Q|(G - DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Cnv?0to2l 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。
d'k99(vy 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v`Yj) 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。。。
5DmW5w'p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{3eg4j.Z 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)
fzZ`O{$8 下面是修改过的unary_op
!z2 KQ
4C X{ f#kB]w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L&hv:+3N class unary_op
AYGe`{ {
A8T8+M: Left l;
K(}g!iT)~ )6*)u/x: public :
IIO-Jr RiiwsnjC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$d5}OI"g &NH[b1NMr template < typename T >
u#nM_UJe struct result_1
uUJH^pW {
/Suh&qw>
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nR8r$2B+t } ;
.qS(-7< 8 DPn5E#M1 template < typename T1, typename T2 >
HwZ"l31 struct result_2
@7`=0;g {
1"f)\FPGe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v\dP } ;
{'z( A.cNOous| template < typename T1, typename T2 >
Td5yRN! ? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2x!cblo {
s2"<<P[q' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
HpIWH* }
d8.A8<wUr ~PyZh5x template < typename T >
4WP@ F0@n3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s@(ME1j(U! {
\S0QZQbz/ return OpClass::execute(lt(t));
{<Y\flj{@m }
X.eocy ?,w9e| } ;
}~Ir& 97vQM S!h=HE 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
%r]V:d+ 好啦,现在才真正完美了。
;k
(M4? 现在在picker里面就可以这么添加了:
YK>?;U+| }///k]_Sh template < typename Right >
n;e.N:p picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%+@<T<>J<k {
EIF"{,m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6cXZ3;a }
s9,Z}]Th 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
',]^Qu`a p4vX3?&1W <Yn-sH GDYFhH7H 5xhYOwQBo 十. bind
R5=M{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
6"yIk4u: 先来分析一下一段例子
Y2$xlqQd" `]F#j ]" Y2}m/7aF int foo( int x, int y) { return x - y;}
7 )*q@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#|K5ma bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|O{kv}YZ 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。
xE-
_Fv9 我们来写个简单的。
'?1g_C QsS 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LoW}!,| 对于函数对象类的版本:
<Aqo['] e \. template < typename Func >
r*UE>_3J struct functor_trait
`t>:i!s/ {
RG:_:%@%} typedef typename Func::result_type result_type;
-nqq;|% } ;
<3laNk 对于无参数函数的版本:
]/7#[ >
1=]. template < typename Ret >
t'[`"pp= struct functor_trait < Ret ( * )() >
~z'Y(qG {
H`
h]y typedef Ret result_type;
h/]));p } ;
dg#w!etB 对于单参数函数的版本:
R%"'k<`# PAXm template < typename Ret, typename V1 >
<=%=,Yk struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?%*p!m {
:kvQ3E0 typedef Ret result_type;
(w` j?c1 } ;
[I,s: mn 对于双参数函数的版本:
DDe`Lb%% _8e0vi!~2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
GYtp%<<9; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]QJ7q} {
84/#,X!=s typedef Ret result_type;
l:*.0Tj } ;
-'T^gEd)c 等等。。。
C?g<P0h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-nY_.fp> EZ[e
a< template < typename Func >
P98g2ak struct func_return
\f'= {
kV4,45r template < typename T >
"] ]aF1 struct result_1
~0rvrDDg {
0(Hzh?t_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<sG}[:v } ;
dst!VO:
M {dwlW`{ template < typename T1, typename T2 >
$pauPEe struct result_2
(};/,t1#$ {
R]0tG
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(3&P8ZGNR } ;
L=&}s[5 } ;
; jrmr`l= n&8SB'-r W!JEl|] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~YXkAS: AE=E"l1] template < typename Func, typename aPicker >
0qL.Rnt class binder_1
36}&{A {
V0xO:7G^ Func fn;
EAoq2_(`a aPicker pk;
j:U6q,f] public :
=nv/
r 8Yf=) template < typename T >
cC9haxW struct result_1
DK1{Z;Z {
%rO)w? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0~e6\7={ } ;
yeA]j[ # ) .W0} template < typename T1, typename T2 >
Y^eF( struct result_2
5YLc4z* {
qfF2S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lqvP
Dz } ;
. dJBv =z\/xzAwX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B^C5? mt4X template < typename T >
OV`li#H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sU/vXweky" {
NMESGNa)z return fn(pk(t));
9]:F!d/ }
fvj template < typename T1, typename T2 >
.M0pb^M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dw%g9DT {
@#yl_r% return fn(pk(t1, t2));
;WG%)^e }
Rg3g:TV9c } ;
MJU*Sq 68~5Dx U "v=XK)! 一目了然不是么?
M|7][!<G! 最后实现bind
U5[r&Y
D py6O\` \ gps. template < typename Func, typename aPicker >
}>_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l7U<]i GL {
ps33& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Aa^w{D }
0@&/W-VXg zIr4!|X 2个以上参数的bind可以同理实现。
G6s3\de#U 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。
|Rz}bsrZ #I#_gjJkx 十一. phoenix
E5Lq-
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8F/zrPG |][PbN
D for_each(v.begin(), v.end(),
3U*4E?g (
0O(V y y do_
(O/W`qo [
oSl}A,aQ( cout << _1 << " , "
[d=BN ,? ]
|}@teN^J*U .while_( -- _1),
bVr`a*EM cout << var( " \n " )
lU.aDmy< )
HBA|NV3. );
Gn;^]8d <g64N 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:
79B+8= K 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
C|]Zpn#{K operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u $qazj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y6a9S`o k=X)axt1 q[x|tO template < typename Cond, typename Actor >
*r ('A class do_while
3dgPP@7d$ {
KON^ Cond cd;
Rb0{W]opt+ Actor act;
1";s#Jq public :
<kazV<" template < typename T >
=-avzuy# struct result_1
sTvw@o* {
uEkGo5 typedef int result_type;
;aH3{TS } ;
2#Qw W+Ou%uv}S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:\^jIKvZ W>u{JgY template < typename T >
sHQO*[[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9TEAM<b; {
J\Tu=f) do
M$} AJS%8 {
mqDI'~T9 u act(t);
Yw\lNhoPS }
/1eeNbd while (cd(t));
6 kD. return 0 ;
NleMZ }
9 $^b^It } ;
$&s V.fGu {&J
OO ITD&wg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L#fK
,r8 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
)GOio+{H 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
WsT 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
W)L*zVj~ 下面就是产生这个functor的类:
pz"}o#R"x - x; xQ n^<J@uC template < typename Actor >
fM"&=X class do_while_actor
:g{ybTSEe {
>b8-v~o{ Actor act;
0XI6gPo% public :
XJ1Bl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,M$h3B\;r FLIU}doc template < typename Cond >
'ZAIe7i& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
KLjvPT\ } ;
|{MXDx V/RV,K1/ 2_TFc2d 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&npC8oA 最后,是那个do_
o* e'D7 DH)E9HL (4/W)L$ class do_while_invoker
s%G%s,d {
&d]@$4u$; public :
wJu9. template < typename Actor >
z}Um$'. = do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
A.(e=;0bu {
p[}~Z|( return do_while_actor < Actor > (act);
Ao\Im(? }
8EU/}Ym } do_;
,x?Jrcx~'C < Yc)F.: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-8v:eyc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{:=]J4] 最后来说说怎么处理break和continue
H;#C NB<e 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。
+K,T^<F; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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