一. 什么是Lambda
?^Pq/VtZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+ q
l 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,
tw-fAMwU 8Kk3_ y w)^\_uAlS /M]eZ~QKD class filler
=hPG_4# {
fqN75['n public :
(Hl8U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y+5"uq<' } ;
?Q;kZmQl [f=.!\0\ YsZ{1W 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:
M5F(<,n; W _J&M4 _Q)d+Fl %V31B\]Nz7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cxY$LY!zX sRi?]9JIl 5GaoJ v 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
wL Y#dm ob)Q,;8R `bzr_fJ H_Iim[v# 二. 战前分析
1B6C<cL:sU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l<W*/}3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
sZ]'DH&_( g})6V sTt9'P` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E2Us#a /* --------------------------------------------- */
\{[D|_
vector < int *> vp( 10 );
:
#3OcD4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mm_^gQ,` /* --------------------------------------------- */
n"mJEkHE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+mivqR~{{ /* --------------------------------------------- */
M8\G>0Hc6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1$);V,DK! /* --------------------------------------------- */
VPWxHVf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tp#Z@5= /* --------------------------------------------- */
XIqv{w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GXarUj s Lwp-2`% xR*5q1j 03~+-h&n 看了之后,我们可以思考一些问题:
+Y^-e.UO 1._1, _2是什么?
:-$cdZ3E 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。
Uc\|X;nkRk 2._1 = 1是在做什么?
`oB' ( 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。
|VTWw<{LX 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。
4Sg<r,G =]!8:I?C< issT{&T 三. 动工
hm*Th 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
tU9rCL:P %|#P&` UVc>i9,0 D_O 5k|-V template < typename T >
-;l`hRW class assignment
yonJd {
3js)niT9u T value;
g@$0FY{Q public :
^fA3<| assignment( const T & v) : value(v) {}
+`Q
PBj^ template < typename T2 >
bk/.<Rt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@uQ%o%Ru6 } ;
29R_n)ne {KW&wsI <'g0il 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3{ .9O$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=@bXGMsV! @).WIs vN{vJlpY VaD: class holder
({*.!ty {
E`oSi
ez) public :
SlH7-"Ag template < typename T >
j zxf"X- assignment < T > operator = ( const T & t) const
XS}Zq4H {
/V#MLPA return assignment < T > (t);
~@b9
}
/ e~ } ;
R*JOiVAC h#(.(d 5pNvzw 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:
k#l'ko/X Z&~k]R0y static holder _1;
pHI%jHHJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#J%h!#3g rXHHD#\oF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J
,Qy`Y
B 而不用手动写一个函数对象。
o=a:L^nt, b?+Yo>yF8 &5kjjQ*HB kMwIuy 四. 问题分析
@Z3[c[D)9 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。
(P]^8qc 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。
Ymrpf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dK=D=5r, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[T$$od[. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
oHP>v_X K8 Kz 五. 问题1:一致性
2vk8+LA(6 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?|
P:zEx]Y% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N#2nH1C hc@;}a\Y struct holder
2WbZ>^:Nsk {
ek+8hnkh //
`#IT24! template < typename T >
g,z&{pZch T & operator ()( const T & r) const
5sffDEU]A {
6):sO/es return (T & )r;
Is,*qrl : }
S+e-b'++? } ;
%n V@'3EI I5|S8d< 这样的话assignment也必须相应改动:
J^<j=a|D x.yb4i=Jq template < typename Left, typename Right >
)Or:wFSMq class assignment
6|(7G64{ {
0ghwFo Left l;
Ff1M~MhG Right r;
:67d>wb public :
>P]I&S-. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w~FO:/ template < typename T2 >
@Ig,_i\UY: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8xGkh?% } ;
ogh2kht jy)9EU= 同时,holder的operator=也需要改动:
jAQ)3ON< brhJ&|QDE template < typename T >
p%M(G#gOgP assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
S)AE {
A_4\$NZ^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Wf&G9Be?8 }
tIp\MXkTQ& N[?4yV2s 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。
n6-!@RYr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|H|eH~.yg& x:D<Mu# return l(rhs) = r;
f@V{}&ZWp 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。
oR%E_g?mI~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SUQ}^gn] EXM/>PG template < typename Tp >
rq|czQ class constant_t
mm9S#Ya {
u[% J#S const Tp t;
<a/ZOuBzZ public :
"9Fv!*<-W constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,C12SM*@ template < typename T >
cqU/Y_%l' const Tp & operator ()( const T & r) const
t6U+a\-< {
zYl+BM-j,6 return t;
'&L
}
uC$4TnoQx. } ;
N`mC_) ?9.? w-Q' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IU"!oM ^ 下面就可以修改holder的operator=了
<P)%Ms 7}HA_@[ template < typename T >
@RG3*3( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3 mMdq*X5 {
a*ixs'MJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T?$?5 }
0|3B8m }lbx 同时也要修改assignment的operator()
&[\arwe) ~d1RD template < typename T2 >
BqJrL/( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zqEZ+|c= 现在代码看起来就很一致了。
!c;p4B) {>qrf: 六. 问题2:链式操作
K^p"Z$$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!i lDR< 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。
\$++.%0 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。
_rWXcK3cjr 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。
tbt9V2U:"n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
63\>MQcLy ,kuFTWB template < typename T >
="*C&wB^ struct result_1
\fGYJ37 {
JSP8Lu"n typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>L3p qK
} ;
S6Xw+W02 S)1:*>@ 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:
@n y{.s+ +hYmL
Sq template < typename T >
'3,JL! struct ref
A7}|VV {
`>HthK typedef T & reference;
Wa<NId } ;
t"m`P1 template < typename T >
}LVE^6zyk struct ref < T &>
+.Ukzu~s {
P>cJ~FM typedef T & reference;
Lgw@y!Llij } ;
kxiyF$
9 (W6\%H2u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H0:6zSsc=| *^m.V= template < typename T >
Gf$>!zXr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ojI"<Q~g {
v*p)"J * return l(t) = r(t);
nK;
rEL }
0{@Ovc 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
oieLh"$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^hTJp{ R3=E?us! 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
Pg}G4L?H;J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E<_6OCz _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
c8 fb)`,k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/60=N`i
最后的布局是:
>~r@*gml Add
ziip*<a!_ / \
AZP>\Dq Divide 5
P =Gb / \
zTzG&B- _1 3
Q9
", 似乎一切都解决了?不。
VZl0)YLK 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。
U*l>8 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。
Xm+3`$< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
-Q8`p ))zaL2UP. template < typename Right >
un%"s: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7Et(p' Right & rt) const
?n~j2-[< {
6@361f[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~H."{ }
5q*~h4=r7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
N>iCb:_
T; XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
D($UbT-v 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。
*m/u 3.\ 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。
PhdL@Mr 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。
B(NL3WJ 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?
}tq9 /\ 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:
rkXSygb X0L{#U template < class Action >
_)\,6| # class picker : public Action
gpl!Iz~5 {
oMf h|B public :
O\{_)L picker( const Action & act) : Action(act) {}
y$W3\`2q // all the operator overloaded
ZPFTNwf } ;
"lAS
<dq 8zv6Mx 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。
a_j#l(] 9 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:
p
=O1aM NX/)Z&Fx: template < typename Right >
}e|]G,NZO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`&DiM@Sm {
;f*xOdi*k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~|]\.^B }
wN.Jyb Ee| y[y, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1z!Lk*C) 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。
%8}w!2D S :RG6gvz template < typename T > struct picker_maker
$9$NX/P {
gW%(_H mX typedef picker < constant_t < T > > result;
a2n#T,kq& } ;
6n g9 o6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
X:bgY {
yFv3>\ typedef picker < T > result;
6YbSzx`?k } ;
< ,n4|z) WVFy Zp B 下面总的结构就有了:
}7^*%$ 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。
jR:Fih-} 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。
(CwaOm{g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
an@Ue7 至此链式操作完美实现。
4\iQ%fb ;bmd<1 P]^]
T}5 七. 问题3
}3e+D 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。
\6L=^q= ".=EAXVU template < typename T1, typename T2 >
v-@@>?W- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j$Co-b1 {
p `Z7VG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
21Opx~T3 }
/GNYv* efm<bJB2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
0cVXUTJ|W K>~l6 template < typename T1, typename T2 >
S6I8zk)Z4 struct result_2
> ^}z {
~{{:-XkVB typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qlP=Y .H } ;
s:{%1 / }P#gXG 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
igCtq!.a 这个差事就留给了holder自己。
%kT:"j(xW
~I74' '-_PO|} template < int Order >
,y @3'~ class holder;
eA_4,"{ template <>
4v7RX class holder < 1 >
ujedvw;sO {
(Nf.a4O public :
it@s(1EO# template < typename T >
c{q`uI;O struct result_1
W1z5|-T {
A>k;o0r typedef T & result;
1lM0pl6M } ;
TUt)]"h< template < typename T1, typename T2 >
fAi113q! struct result_2
d29HEu {
P^ VNB typedef T1 & result;
b6ddXM\Z } ;
9#7zjrB template < typename T >
~gD'up@$/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.N 2Yxty8> {
7+bzCDKU return (T & )r;
H?m2|. }
-1:asM7 template < typename T1, typename T2 >
U ;/ )V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@AFLF X] {
J^T66}r[f, return (T1 & )r1;
ub&1L_K }
L
$~Id } ;
lHU$A; ([|M,P6e)U template <>
qJsEKuOs class holder < 2 >
,??|R`S {
p%_TbH3j` public :
AKVmUS;70 template < typename T >
SF7Kb `>Y struct result_1
622).N4 {
pWqahrWh typedef T & result;
SzDi=lY } ;
*SZ<ori template < typename T1, typename T2 >
K;~dZ struct result_2
3ba"[C| {
FpEdwzBb< typedef T2 & result;
ur|2FS7 } ;
>8##~ZuF+ template < typename T >
cVMTT]cj1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_\6-] {
R;%iu0 return (T & )r;
9/Ls3U? }
P-C_sj A7 template < typename T1, typename T2 >
F&Gb[Q&a8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]KmYPrCl0 {
B4?P"| return (T2 & )r2;
K"D9. %7 }
>_o_&;=`v } ;
Kt-@a%O0 <Aa%Uwpc Je'$V%{E 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> >。
udB}`<Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VC@o]t5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
eP)RP6ON{ *QLbrR return l(i, j) = r(i, j);
q^s$4 q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.IqS}Rh A6d+RAx return ( int & )i;
*\/UT return ( int & )j;
B?]^}r 最后执行i = j;
`?)i/jko" 可见,参数被正确的选择了。
1DX=\BWp TS;MGi0`} y~\z_') <> B\6\QQ;rUo hE; 八. 中期总结
pJmn;XbME 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
tP\Utl-0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5o,82Kti 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}\@*A1*X2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ms?h/*E<H ]k hY8it }*%%GPJ <rU(zm cj[y]2{1h #q\C"N5ip 九. 简化
*+ 7#z; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
b@7
ItzD 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o,29C7Ii 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
@'S-nn,sO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y,aASy!Q +-*/&|^等
/+rHy7(\ 2. 返回引用。
UZyo:*yB =,各种复合赋值等
*aSFJK 3. 返回固定类型。
*ce h
]v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`0L!F"W 4. 原样返回。
DV.m({? operator,
+iXA|L9= 5. 返回解引用的类型。
5yry$w$G) operator*(单目)
j,~h:MT 6. 返回地址。
%l>^q`p operator&(单目)
D~-Ri`k. 7. 下表访问返回类型。
P63f0F-G operator[]
O @l `D` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z@1rs# operator<<和operator>>
3+)i23[4=\ z=!xN5 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
(*|hlD~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k@[Bx> :wIbKs.r template < typename Left >
|[*b[O
1W struct value_return
B$fL);l- {
1e}wDMU( template < typename T >
smSUo/ struct result_1
)#1@@\< ^T {
}%%| '8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
pBHr{/\5 } ;
u|+O%s TQ uoF9&j5E@Z template < typename T1, typename T2 >
Pd>hd0!.% struct result_2
Mq$e5&/ {
BsxQW`>^y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f;QWlh"9 } ;
291v
R] } ;
<jxTI%'f59 Up8#Nz
T NKRNEq! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
LdA&F&
pI gzeG5p 下面我们来剥离functor中的operator()
Ra.<D. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<CeDIX t aaLT% return l(t) op r(t)
7Ij'!@no return l(t1, t2) op r(t1, t2)
pZXva9bE return op l(t)
qPWYY return op l(t1, t2)
18F7;d N8 return l(t) op
lrK5q return l(t1, t2) op
^"l4 return l(t)[r(t)]
I"r*p? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
uA,K}sNRZ dqcfs/XhP 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
s@0#w*N 单目: return f(l(t), r(t));
r6"t`M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u" nyx0< 双目: return f(l(t));
tlc&Wx return f(l(t1, t2));
!tN]OQ)' 下面就是f的实现,以operator/为例
|XPT2eQ{ QH;1* struct meta_divide
;|66AIwDe {
68d(6?OgW template < typename T1, typename T2 >
\!`*F:7]- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`*N2x\+X {
lr=*Ty(V return t1 / t2;
Z>'.+OW }
wuI+$? } ;
e:&5Cvx {=pf#E= 这个工作可以让宏来做:
{~ VgXkjsC >!?u8^C #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+tl&Jjdm template < typename T1, typename T2 > \
&vo]l~. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;4%^4<+3 以后可以直接用
>AJtoJ=j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7h,SX]4Q 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
%*zgN[/w (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。。。)
gFJd8#6t /&a[D2 VcA87*pel 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
Q@nxGm 1jO/"d.8n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Za5*HCo class unary_op : public Rettype
Gw$U0 HA[, {
o^biO!4, Left l;
! p458~| public :
qa2QS._m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}3ty2D#/: MX]<tR ` template < typename T >
uee2WGD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\f05(ld {
o=7 -&F. return FuncType::execute(l(t));
_=}Efy7 }
t /1KKEZM 7C
F-?M! template < typename T1, typename T2 >
?FxxH*>" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M5CFW >T {
(ybKACx return FuncType::execute(l(t1, t2));
5l}v }
PohG y } ;
?=$a6o ,_D`0B6o %TP0i#J 同样还可以申明一个binary_op
Quqts(Q) + <%Bsb}h, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9Y3_.qa(. class binary_op : public Rettype
c\065#f! {
>iDV8y Left l;
T32C=7 Right r;
+' QX` public :
ez@`&cJ7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ML9ZS
@ $~75/ template < typename T >
'D;v>r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:dc>\kUIv {
#"|</*%> return FuncType::execute(l(t), r(t));
o+r?N5 }
r8A g:7S/L0] template < typename T1, typename T2 >
<-D>^p9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OTY9Q {
Usx8
U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
N`h, 2!(j }
:?S1#d_ } ;
V>>"nf,YO ,6uON@ |#^wYZO1U 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
iimTr_TEt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%wzDBsX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_
fJ5z 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
8M<q-sn4B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d="Oge8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?); 6]"k:3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P-o/ax 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
U-&dn%Sq 下面是修改过的unary_op
["TUSf] gdPv,p19L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
R*|y:T,H class unary_op
q$L=G {
>x]b"@Hkw Left l;
CoO.. gi\2bzWkbX public :
S~X&^JvT ~)xg7\k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M=:!d$c
,@!io template < typename T >
@-qS[bV struct result_1
VRV*\*~$ {
094~ s typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WT;4J<O/ } ;
.0+=#G> :Aj8u\3!@ template < typename T1, typename T2 >
GrPKJ~{6 struct result_2
ieo Naq {
lQ(I/[qVd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xMsSZ{j%5 } ;
LS;j]!CU zW.I7Z0^ template < typename T1, typename T2 >
Mm7;'Zbg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u5zL;C3O {
{BPNb{dBKr return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?&A)%6` ~ }
w*#B_6bG }x!=F<Q!r template < typename T >
@D1}). typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`s1>7XWf
{
{x_SnZz & return OpClass::execute(lt(t));
2MY-9(no }
F/O5Z?C? &BTgISYi } ;
i82sMN1jl7 9BR/zQ2 R. :~e 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
$.HZz 好啦,现在才真正完美了。
,'!x9 ` 现在在picker里面就可以这么添加了:
Rn?Yz^
1q 3lr9nBR template < typename Right >
u*}[fQ`aF picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]6s7?07m4 {
8.JFQ/)i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$[(amj-;l }
@2(7
ZxI 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[l#
8}dy n92*:Y fL$U%I3 Yx#?lA2gx OeMI 十. bind
r7|_Fm Qf 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。
>%6a$r~@ 先来分析一下一段例子
]cQYSN7!SY AUk-[i B8Vhl:p int foo( int x, int y) { return x - y;}
)WWqi,T} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k65V5lb bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_"0, 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Y["aw&;#O\ 我们来写个简单的。
2bv/-^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
R;d)I^@ 对于函数对象类的版本:
0+3_CS++r LK>AC9ak< template < typename Func >
Q+<{2oVz struct functor_trait
FT'2J {
Y9<N#h# typedef typename Func::result_type result_type;
W0-KFo.' } ;
1 sJtkge: 对于无参数函数的版本:
wmV7g7t6 O~P1d&:L template < typename Ret >
,]Gi942 struct functor_trait < Ret ( * )() >
b?^CnMO {
U~CG(9 typedef Ret result_type;
WNnB
s } ;
b;;mhu[D 对于单参数函数的版本:
6Dl]d%. EN2H[i+, template < typename Ret, typename V1 >
pZxuV(QP` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L.ML0H- {
#3~hF)u&/ typedef Ret result_type;
Yq~$pVgf } ;
=# /BCL7 对于双参数函数的版本:
tRZA`& fvE:'( #? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n=F|bW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
OK] _.v} {
rbt/b0ET typedef Ret result_type;
DYf3>xh>xb } ;
(J6>]MZ#) 等等。。。
/}\Uw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
HuI?kLfj\ UwtL vd template < typename Func >
5mqwNAv struct func_return
'g5 Gdn {
wH0m^?a!3 template < typename T >
%|izt/B struct result_1
DS|HN {
;z1\n3, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kVRh/<s } ;
Ht,+KbB b'O>qQ template < typename T1, typename T2 >
\cx==[&( struct result_2
<*Bk.>f! {
c0U=Hj@@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{t%Jc~p{ } ;
fbrCl!%P } ;
`b:yW.#w3l Z#vU~1W 7Zw.mM!i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2kfX_RK )` z{T template < typename Func, typename aPicker >
,9.-A-Yw class binder_1
}7HR<%<7 {
qdNt2SO Func fn;
P1_ZGeom* aPicker pk;
S x0QPX public :
8!XK[zL 5jey%)= template < typename T >
s(0"r. struct result_1
Hx?OCGj=S* {
yx\I&\i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y[A%EMd } ;
Q!ReA{ o6ag{Yp template < typename T1, typename T2 >
#a+*u?jnnL struct result_2
MhL>6rn {
FoKAF
&h7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N<e72x } ;
@b3jO cii!
WCu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5fvY#6; i XPe template < typename T >
2A(?9
R9&h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;)XB' {
Hs`j6yuc9 return fn(pk(t));
/'QfLW>6 }
MO%kUq|pg template < typename T1, typename T2 >
231,v,X[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;7*R ;/ {
G?dxLRy.do return fn(pk(t1, t2));
nXJG4$G }
We)l_>G } ;
a+=.(g J ?^R1 xcM*D3 一目了然不是么?
OzA'd\| 最后实现bind
R>;m6Rb_ AD>X'J
u8 zI{~;`tzN template < typename Func, typename aPicker >
vE{L `,\q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PC)aVr?@@ {
c`O(||UZT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(T|q]29 }
Ka/ *Z4" d1BE;9*/7 2个以上参数的bind可以同理实现。
^_ST#fFS 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。
FNR<=M m&a 8/5 十一. phoenix
rWULv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
U#6<80Ke <HB@j}qi for_each(v.begin(), v.end(),
k1E(SXcW9 (
)8&;Q9'o do_
%U?1Gf e [
@;t6Slc"~ cout << _1 << " , "
JU3to_Io ]
73kU\ux .while_( -- _1),
0WI@BSHnM cout << var( " \n " )
$_f"NE} )
.I %`yhCW );
E+z"m|G <44A*ux 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:
kHb H{]) 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
@8eQ|.q]Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*?3c2Jg=E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ku`u%5< $(fhO .K`EflN template < typename Cond, typename Actor >
u:w class do_while
Ohn?>qQ {
d;hv_h Cond cd;
s2`Qh9R
Actor act;
H&SoVi_V public :
o2rL&
template < typename T >
S!8gy,7<J struct result_1
Xkp?)x3~X {
Sp/<%+2( typedef int result_type;
h>"j!|#!s } ;
2Y~nU(
EE5mVC& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vHXCT?FuG
8/s?Gz template < typename T >
_b"K,[0o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`6xr:s {
*X l,w2@ do
kp3%"i&hD {
'h87A-\!F act(t);
'YvRkWf:KC }
p(6KJK\ while (cd(t));
D"M[}$P return 0 ;
ZxB7H{ }
"'74GY8, } ;
'!<gPAVTzV jSMxb a] 8(>2+#exw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xi[\2g+ 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。
)F_nK f"a 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。
-pW*6??+? 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。
Q<>b3X>O 下面就是产生这个functor的类:
*f o> .$]-::& 5m2f\^U template < typename Actor >
j;BlpRD} class do_while_actor
2EiE5@ {
$X,dQ]M Actor act;
0k G\9 public :
xmi@
XL@t do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G^Va$ike Mp?L9 template < typename Cond >
GK=b picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Xp[x O 0 } ;
Z;y(D_;_ HCw,bRxm h+ <Jv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ckYT69U 最后,是那个do_
N6HeZB": l[<U UEjZJ H/y,}z class do_while_invoker
y96HTQ32 {
\Oxyc}& public :
DY\~O template < typename Actor >
GH \
Sy do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=O3)tm; {
yoH,4,! G return do_while_actor < Actor > (act);
MML=J~1 }
%-woaj } do_;
/2'l=R5# A(*c|Aj9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m*.+9 6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_:]g:F[
# 最后来说说怎么处理break和continue
tb4^+&.GS 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。
:DrF)1C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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