一. 什么是Lambda
mxc^IRj 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.lz=MUR 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,
&MrG ,/ }g 2l
ni !;k
^ ZM=eiJZ class filler
zJ8 jJFL+Y {
p Bu}c< public :
4!M0)Nix void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-HFyNk]> } ;
Us>n`Lj@ ^(qR({cX 5RSP.Vyx{ 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:
pqbKPpG dr"@2=Z yzGBGC s"wz !{G4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U!lWP#m 3/su 1M[ PB{5C*Y7^k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Dx P65wU $*9:a3>zny K}LF ${bS . Eb=KG 二. 战前分析
cgQ2Wo7tCq 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。
V4g vKWc 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
mO0#xY_z $A: ?o?"7} $fW8S8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g*%o%Lv /* --------------------------------------------- */
QP6a,^]; vector < int *> vp( 10 );
#t">tL transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H"V)dEm /* --------------------------------------------- */
Aacj? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lI[O!VuKc /* --------------------------------------------- */
,z$U=uo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z&|sks7 /* --------------------------------------------- */
H)+wkR!~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[lj^lN8 /* --------------------------------------------- */
lR]SGdY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7<F{a"5P f[$Z<:D-ve W TC/mcS oJ0
#U 看了之后,我们可以思考一些问题:
w 1O) 1._1, _2是什么?
yjChnp
Cc 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
pH?"@ 2._1 = 1是在做什么?
m8v=pab e 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
:\#/T,K" Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]=5D98B ~uO9>(?D m\|ie8 三. 动工
RLF]Wa, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
be&,V_F p-%m/d? ].
^e[v6 'n!Sco)C template < typename T >
5'"9)#Ve class assignment
#tt*yOmiH {
|w`Q$ c T value;
mk?F+gh public :
EnjSio0 assignment( const T & v) : value(v) {}
</h}2x template < typename T2 >
z
Q11dLjs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.\AbE*lZ# } ;
&qeMYYY ;c>IM] 4p/d>DTiM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4ko(bW#jL 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nx`I9j\ -(![xZ1{K kM @heFJb. ^WIGd"^ class holder
E#+|.0*!s {
+C9l7 q public :
G(7WUMjl template < typename T >
9GVv[/NAb assignment < T > operator = ( const T & t) const
C%kIxa) {
@EB2I+[ return assignment < T > (t);
|1"n\4$ }
h-RL`X } ;
| <l=i( R;2
Z~P 7-MkfWH2b6 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:
;*8,PV0b_< mA']*)L1 static holder _1;
I> 3]VRi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z"'tJ3Y.~ LO
M-i> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xy1R_*.F^T 而不用手动写一个函数对象。
y[sO0u\ 8Ir
= @ [cf!%3>53 I>z0)pB 四. 问题分析
#x5?RHX56 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。
5KDN8pJN 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。
"\M^jO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S-KHot ? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>-Q=o,cl%3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
A"~4|`W {Zy)p%j8 五. 问题1:一致性
IH~[/qNk 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?|
$y+Bril5W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o@tc <;nhb struct holder
[&a=vE {
YhNO{4D //
vmK`QPu2 template < typename T >
$[DSe~ T & operator ()( const T & r) const
l^%W/b>?b {
K';x2ffj return (T & )r;
:f5"w+ }
[}t^+^/ } ;
mR6hnKa_53 ]<IK0 这样的话assignment也必须相应改动:
lr_c P+t`Rw template < typename Left, typename Right >
Ov PTgiI!N class assignment
"s5[w+,R {
@fG'X
Left l;
rWB/#m Right r;
Dk`(Wgk2 public :
r:Rk!z* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}:a:E~5y template < typename T2 >
8[xl3= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8xN+LL'T{ } ;
@Lf-=9 =S:Snk% 同时,holder的operator=也需要改动:
R;EdYbiF b Y('?Z] template < typename T >
,@4~:OY assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
\RDS~u\d {
C4^o=
6{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
6#DDMP8;I }
0JM`*f%n 5'zD}[2 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DZE@C^0% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r`GA5}M x|lX1Mh$ return l(rhs) = r;
*$yU|, 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ne9S90HsB6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YecV+K'p: dcbE<W#ss template < typename Tp >
{kNV|E class constant_t
{ZIEIXWb2 {
T_/ n#e const Tp t;
Uon^z?0A public :
!$L~/<&0g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rK} =<R template < typename T >
WCUaXvw const Tp & operator ()( const T & r) const
Jwt_d}ns {
{q1u[T&r return t;
yeqHeZ }
$~5ax8u&!# } ;
"cD MFu 7w51UmO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RBOg;EJ 下面就可以修改holder的operator=了
bAS/cuZs v1}9i3Or# template < typename T >
PQJw"[N/YM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{U"=}j( {
sT'j36Nc<, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O;+
sAt }
wA\a ]X. i F \H 同时也要修改assignment的operator()
d.$0X/0 j:E3c\a template < typename T2 >
|.;*,bb|3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H5Bh?mw2 现在代码看起来就很一致了。
`*",_RO; P&IS$FC.\ 六. 问题2:链式操作
W:>XXUU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DT3"uJTt 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。
,!dVhG# 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。
0+T:};] 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。
K57u87=*X? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_%G;^ b 4s6,`- template < typename T >
"0LSy x struct result_1
aC94g7)` {
x>tsI}C typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L~Y^O`c } ;
fd$nAE t:"%d9]
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
QB3er]y0% {F;"m&3Lt template < typename T >
fJ=v? struct ref
UCj{
& {
Nq1YFI>W typedef T & reference;
X?o6=)SC| } ;
5zOC zm template < typename T >
kB.CeG]tk struct ref < T &>
Rn)fwGC {
wLzV#8> typedef T & reference;
3L36
2 } ;
~G1B}c] wg<t*6&'x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i*r ag0Mw Yv.7-DHNl template < typename T >
.03Rp5+v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C3'?E<F {
a$\Bt_ return l(t) = r(t);
J9MAnYd)i }
U>sEFzBup 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。
~E/=nv$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z/T(4 Ww"]3 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
|*^}e54 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%|j8#09 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
> `mV^QD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%CrTO( 最后的布局是:
zp5ZZcj_ Add
M2\c0^R / \
=K_&@|f+B Divide 5
4)8e0L*[B? / \
G1\F7A _1 3
10)RLh|+ 似乎一切都解决了?不。
=sAU5Ag68 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。
`F]
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。
Te`@{> 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:
A!Tm[oqu 3 NFo=Z8 template < typename Right >
[%O f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e)N<r Right & rt) const
O8cZl1C3 {
*;xGH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1wm`a }
v*&jA8D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
CO9PQ`9+ 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。
wa~zb!y< 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。
f'w`< 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。
jgS3# 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。
K|l}+:k 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?
SUv'cld 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:
z;y{QO `HO]
kJpX template < class Action >
$7W5smW/ class picker : public Action
!v(^wqna\ {
~)n[Vf public :
2r;h"> picker( const Action & act) : Action(act) {}
g cB
hEw // all the operator overloaded
H=\Tse_. } ;
`6lOq H _/'VD!(MV Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
D.Cn`O} 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
dpK- N/ ' template < typename Right >
tC(Ma I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>*opE I+ {
D4C:%D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V.*y_=i8t }
<:NahxIlu ?{jey_]M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*v]s&$WyO 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。
/-i m
g^^ G;iH.rCH template < typename T > struct picker_maker
-*Rf [|Z {
iF":c}$. typedef picker < constant_t < T > > result;
|cP:1CRzi } ;
F'sX ^/; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+/l@ou' {
Shn=Q typedef picker < T > result;
g1}:;VG= } ;
c;Tp_e@ %8h=_(X\7 下面总的结构就有了:
e^3D`GA 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。
HA,8O[jon 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。
L\UGC%]9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eY'nS 至此链式操作完美实现。
!02y'JS1 iw=e"6V ep?D;g 七. 问题3
/]'&cD 1 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。
ygH )U. jf`w8*R template < typename T1, typename T2 >
rks"y&&Nc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r5ldK?=k+* {
z-b78A/8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
OylUuYy~j }
gd]S;<Jh iQ(j_i'+!I 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:
=0]K(p, dor1(@no| template < typename T1, typename T2 >
|;xEKnF struct result_2
,Yx<"2 W {
8s2y!pn7Q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E;{CoL } ;
[j5+PV :Ae#+([V 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?
6H:
fg 这个差事就留给了holder自己。
JDZuT# 3@\/5I xn $Wj{B@k template < int Order >
8 yi#] 5`Q class holder;
_s#]WyU1g template <>
cZ|NGkZ class holder < 1 >
&g&,~Y/z; {
;`LG WT-<F public :
h)ZqZ'k$ template < typename T >
nRB3VsL struct result_1
|8~)3P k {
+DXP&Q typedef T & result;
&
[@)Er= } ;
6q8}8;STTY template < typename T1, typename T2 >
X,aRL6>r struct result_2
@@U {
P ?f${t+ typedef T1 & result;
H=,>-eVv* } ;
]?H12xz template < typename T >
YcX"Z~O6j= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CN ( : {
y3b"'-% return (T & )r;
3{|~'5* }
}:c~5whN template < typename T1, typename T2 >
&.DRAD) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
()Kaxcs?+ {
yUJ#LDW return (T1 & )r1;
{+_p?8X }
n/(}|xYU } ;
(>A#|N1U 5o 5DG template <>
R|(X_A class holder < 2 >
sV2D:%\K: {
Mz(?_7 public :
K/Yeh<_& template < typename T >
f!yl&ulKU struct result_1
UakVmVN/P {
kP[fhOpn typedef T & result;
|3E|VGm~ } ;
4[x`\ template < typename T1, typename T2 >
*,CJ 3<> struct result_2
%G2g
@2 {
pXl qE, typedef T2 & result;
:Bt,.uNC } ;
[Z2[Iy template < typename T >
nlhv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o96c`a u {
z(Uz<*h8 return (T & )r;
u;H^4}
OQ }
.wq
j template < typename T1, typename T2 >
Z7pX%nj_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QOUyD;0IW {
w=(dJ(7gu return (T2 & )r2;
0_ST2I"Ln }
HLqN=vE6 } ;
5<`83;R9 Mx6
yk, FO[ s;dmzu 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
kG5+kwV=: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6c(b*o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
cSB_b.@"1 hM!g6\ w return l(i, j) = r(i, j);
6l2O>V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[^}bc-9?i Ig?9"{9p return ( int & )i;
Q~ Ad{yC return ( int & )j;
eP:\\;
; 最后执行i = j;
6p&2A 可见,参数被正确的选择了。
VByA6^JR YKU|D32 x2&5zp Ws0)B8y,| LqI&1$# 八. 中期总结
7_Te-i 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:
EX!`Zejf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`5oXf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
gV9bt~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
jPz1W4pk %wru) qTbc?S46pt A =Z$H2 .Ow8C i9qIaG/ 九. 简化
PWp=}f.y 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
gzvgXZ1q" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Tr}XG 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tN)t`1_j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z*b l J5YC +-*/&|^等
guf&V}& 2. 返回引用。
t OJyj49^a =,各种复合赋值等
= vF! 3. 返回固定类型。
hg<[@Q%$o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/%jX=S.5h< 4. 原样返回。
F/LMk8RgR operator,
=~W=} 5. 返回解引用的类型。
Vh=U/{Rp1 operator*(单目)
SvkCx>6/G 6. 返回地址。
<2<2[F5Q% operator&(单目)
ojm IEzsz 7. 下表访问返回类型。
#1*7eANfr operator[]
Yd~J( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
! N!pvK; operator<<和operator>>
':tdb$h hP.Km%C)0n OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
%#&njP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kmu`sk" +03/A`PKrB template < typename Left >
B1U!*yzG6 struct value_return
v{"yrC {
Pe\Obd8d template < typename T >
u&TXN;I,p struct result_1
[Pjitw/? {
I7=A!C" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W)T'?b'. } ;
D{y7[#$h$ BAvz @H template < typename T1, typename T2 >
kQd|qZ=:w struct result_2
;P;c!}:\b {
[ "3s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?GhMGpdMq } ;
CDuA2e } ;
W,80deT 6L\]Ee -z-yk~F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9v-Y*\!w. ,:'JJZg@ 下面我们来剥离functor中的operator()
J}8p}8eF, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{n|Uf 5 ns\I Y<Yo return l(t) op r(t)
j%bC9UkE3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wWf_d jd return op l(t)
coPdyw'9& return op l(t1, t2)
ewdTsgt' return l(t) op
]yqE6Lf9 return l(t1, t2) op
LA2/<: return l(t)[r(t)]
olxxs( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A! HJ
, .;0xyc 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:
oUN\tOiS+ 单目: return f(l(t), r(t));
P3=#<Q. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TKAs@X,t 双目: return f(l(t));
?)k]Vg. return f(l(t1, t2));
OyK#Rm2A= 下面就是f的实现,以operator/为例
+O9x8OPHW I"lzOD; eI struct meta_divide
h2Th)&Fb> {
$)9|"q6 template < typename T1, typename T2 >
(&v|,.c^)1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d-tg^Ot#
{
kMnG1K return t1 / t2;
^_P?EJ,)` }
#Cu$y8~as } ;
&zEBfr =VZ_';b h 这个工作可以让宏来做:
?(K=du @sg.0GR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c@}t@k template < typename T1, typename T2 > \
zYY]+)k? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9=T;Dxn 以后可以直接用
<Y1Plc DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NqOX);'L0 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
'OP0#`6` (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。。。)
;sAGTq SN L-6]j ~@xPoD& 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
zSfUM.fM 9609 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~ |A0* class unary_op : public Rettype
Mz2TwU_ {
,&M#[>\(3 Left l;
5.&)hmpg public :
g9VY{[V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=G^'wwpv( GCO: !,1 template < typename T >
7[qL~BT+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IHd
W!q {
Tjrb.+cua return FuncType::execute(l(t));
c};%VB }
},JJ!3 U1)Zh-aR template < typename T1, typename T2 >
sw$uZ$$~# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t ;h`nH[ {
L_vl%ii- return FuncType::execute(l(t1, t2));
_]4p51r0 }
vVa|E#
[ } ;
jED.0,+K! gz[3 xH~ *.|%uf. 同样还可以申明一个binary_op
C]5 kQ1Og 1@KiP`DA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-XCs?@8EQ class binary_op : public Rettype
\DZ.#=d {
SKnYeT Left l;
breF,d$ Right r;
6Nn+7z<*&z public :
7(.Z8AO binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YuknZ&Q Qm[s"pM template < typename T >
4^2>KC_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(M$>*O3SR {
a0sz$u return FuncType::execute(l(t), r(t));
([<HFc` }
o68i0aFW Yn="vpM1 template < typename T1, typename T2 >
*1`X} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}p2iF2g9` {
~d]v{<3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
a!: N
C }
LiT%d } ;
q q&U)-` b}0h()v eZT8gKbjJ) 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
#vV]nI<MF. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z@+nkTJ9&t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'_.qhsS 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。
qD>^aEd@4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>;c);|'}q 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。。。
Y#68_%[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
")uKDq 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)
~ `qWEu 下面是修改过的unary_op
{j>a_]dTVX !mUJ["# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<5z!0m-G class unary_op
wX]$xZ!s {
+X^GS^mz Left l;
pPRX#3 |@JTSz*Or public :
raPOF6-_rH /y-D_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;Y*K!iFWH cHF W"g78 template < typename T >
S^pb9~ struct result_1
{\1bWr8!U {
VR>!Ch typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X13+n2^8] } ;
0@zJa;z' +-|""`I1I template < typename T1, typename T2 >
rueaP struct result_2
AEyD?^? {
Zwc&4:5% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#2_FM!e } ;
Bzwll 9S]pC?N]E template < typename T1, typename T2 >
xQvI$vP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}=bzUA`C {
ESV./~K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1sj7]G]`k }
K _VIk'RB 9abUh3 template < typename T >
(]'wQ4iQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vp]7n!g4l {
YM_ [ return OpClass::execute(lt(t));
[m:cO6DM, }
> "F-1{ #h=V@Dh } ;
PM84Z@Y mU4(MjP? Zb1GR5MB`k 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
}XBF#BN 好啦,现在才真正完美了。
8` +=~S 现在在picker里面就可以这么添加了:
_)5E= <<d # template < typename Right >
QHO n?e
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/W,hOv {
; j.d return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3:jxr }
zS;ruK%2 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。
m=9b/Nr4 o
i'iZX yy{YduI y60aJ)rAX .c]>*/(+ 十. bind
9~~NxWY%x 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。
x] wi& 先来分析一下一段例子
x*z[(0g! o$L%t@ [&99#7B int foo( int x, int y) { return x - y;}
JR`$t~0t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%_s)Gw&sq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
UeFJ5n'x: 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。
'M6+(`x 我们来写个简单的。
{ax]t-ZwJ5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ox J0." 对于函数对象类的版本:
afX|R eowwN>-2C template < typename Func >
b(N\R_IQ~ struct functor_trait
`G!HGzVx;j {
hA 5p'a+K typedef typename Func::result_type result_type;
++b[>}; } ;
k#pO+[ x 对于无参数函数的版本:
5;KJ0N*- DQ+6VPc^o template < typename Ret >
$>#0RzU struct functor_trait < Ret ( * )() >
P0>2}/;o {
w3q'n% typedef Ret result_type;
tm5{h{AM } ;
A^).i_ 对于单参数函数的版本:
H'#06zP>5 MkMDI)Y| template < typename Ret, typename V1 >
4#>Z.sf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L~/,;PHN {
&=)O:Jfa typedef Ret result_type;
k F^4kCJ@ } ;
vW eg1 对于双参数函数的版本:
\;MP|:{pU M *w{PjU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DcBAncsK struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GFLat {
*_I`{9~' typedef Ret result_type;
\k=dqWBr7 } ;
C[%Qg=< 等等。。。
t<fah 3hl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BNJ0D 5QK%BiDlr template < typename Func >
kP$E+L struct func_return
D|(\5]:R {
E0RqY3 template < typename T >
?WXftzdf6u struct result_1
AJ6l#j- {
1_S]t[?I/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h(yFr/ } ;
v\dQjQu8m D+:s{IcL< template < typename T1, typename T2 >
)B
$Q struct result_2
#z >I =gl {
?3K~4-!?/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F-zIzzb&O } ;
OWrQKd } ;
y'`7zJ >vo 6X]p~ 'cc8xC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}Fu1Y@M% !%M,x~H template < typename Func, typename aPicker >
:(ql=+vDb4 class binder_1
xltN-<n7 {
[- 92] Func fn;
]QR]#[Tn' aPicker pk;
L&s~j/pR public :
@!oN]0`F; V0{#q/q template < typename T >
Drtg7v{@\ struct result_1
)t+pwh!8 {
+o4o!;E) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,nL~?h-Zh } ;
LE{@J0r#n !yj1X
Ar template < typename T1, typename T2 >
_Jg#T~ struct result_2
%[KnpJ{\ {
7r?,wM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
% t,42jQ9 } ;
Tv7W)?3h r3?8nQ$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MOB4t| CC!`fX6z>h template < typename T >
} 'xGip@W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9;XbyA] {
pSC{0Y$g return fn(pk(t));
r6\g#} }
<-N eusx% template < typename T1, typename T2 >
6!0NFP~b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j%3$ytf|p {
KL?<lp" return fn(pk(t1, t2));
)MI w/ }
s1]Pv/a=y } ;
X~m57bj s[{8:Px *IbDA 一目了然不是么?
VB |k 最后实现bind
+7OE,RoQ An(gHi;1$ Mfz(%F|< template < typename Func, typename aPicker >
wH@<0lw`< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
GB `n {
<hy!B4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0e"KdsA:<U }
\4$Nx/@Q} 9{nU\am!\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
anz7ae&P'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。
4`v[p4k Ap\]v2G 十一. phoenix
~hk!N!J\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
as3uz |U1u:=[ for_each(v.begin(), v.end(),
;QuxTmWp^ (
NY?iuWa*g do_
V^qBbk%l>D [
8z=o.\@ cout << _1 << " , "
Yy[=E\z ]
HSG9|}$ .while_( -- _1),
uJ=&++[ cout << var( " \n " )
PTpCiiA@ )
Gg6cjc =dC );
FhH*lO& Rbm+V{EF& 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:
zXGI{P0O 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
Np9Pae' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YA8/TFu<_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vA*NJ%&` xop\W4s_ w\t template < typename Cond, typename Actor >
Q4ii25]* class do_while
Jz;`L3m {
%iV\nFal> Cond cd;
k3OnvnJb Actor act;
6x;"T+BSSS public :
N9 )ERW2`* template < typename T >
nYRD>S?uz struct result_1
Vyx&MU.-J {
`~=Is.V[ typedef int result_type;
1d.>?^uE } ;
8r\xQr'8h =g@hh)3wP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-IV-"-6( n |,} template < typename T >
SR)@'-Wd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lgAE`Os {
=(k0^#++G do
+fIyeX {
KRcg act(t);
[7)#3 }
`+r5I5 while (cd(t));
B T{({3 return 0 ;
R?%|RCht1 }
1G8t=IA%D } ;
RzSN,bLR pm;g)p? CV7.hF< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9=~jKl%\vJ 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。
2,%ne ( 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。
==j39 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。
.~8IW,[ 下面就是产生这个functor的类:
?Z7C0u#wd qm}7w3I^ 8|Y^z_C template < typename Actor >
N=L
urXv class do_while_actor
mKq9mA"(E {
]R]X#jm Actor act;
~GY;{ public :
X!_OOfueP8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(/Y
gcT pK1(AV'L template < typename Cond >
A><%"9pZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!!K=v7M } ;
gf@'d.W} Wj*6}N/ s^v,i
CH{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;NPb 最后,是那个do_
n2O7n@8 9hp0wi@W} )DLK<10 class do_while_invoker
02S(9^= {
V+K.'
J
^@ public :
3 \WdA$Wx template < typename Actor >
Rx<pV_|H, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Tp6ysjao {
"7
4 L return do_while_actor < Actor > (act);
5Np. & }
BPOWo8TqD^ } do_;
Mo<p+*8u: q.X-2jjpx: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6%xl}z]o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QtzHr 最后来说说怎么处理break和continue
ozo8 Tr 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。
gddGl=rm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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