一. 什么是Lambda
L7KHs'c* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<y!BO 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,
y /PEm)=Tt >2wjV"W? pa+y(!G 4];NX class filler
2L,e\]2Z {
@z2RMEC~ public :
YY.;J3C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?W#! S } ;
_h.[I8xgYG C ]#R7G 2{ptV\f]D 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:
}R
J2\CP G?[#<W@+ plp).Gq 5%W3&F6% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3)T5}_ \Q3m?)X=Gd H\ NO4= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rL%xl,cn< T? =jKLPC !E*-\}[ B[Tw0rQ 二. 战前分析
gHm^@ 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。
HFf|
>&c& 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
2 1;n0E aEgzQono {~=[d`t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W58\V /* --------------------------------------------- */
+}:c+Z< vector < int *> vp( 10 );
S4tdWA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
EKDv3aFQZ# /* --------------------------------------------- */
d$>1 2>> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z~X] v["d /* --------------------------------------------- */
u2F
3>s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
aoCyYnZD /* --------------------------------------------- */
Xe*
L^8+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"cti(0F-d /* --------------------------------------------- */
3"<{YEj8U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K J~f ~2; L6',s4
D@0eYX4s uT=sDWD: 看了之后,我们可以思考一些问题:
2Gx&ECa, 1._1, _2是什么?
)~WxNn3rx 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
] e&"CF
2._1 = 1是在做什么?
{9)LHX7dN 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
R(hqBa/V Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
0$P40 7
id*UTY
Tg 8mMrGf[Q\ 三. 动工
E]+W^VG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e+2!)w)[ ##FN0|e& '1bdBx\<. ogPxj KSI template < typename T >
ZL-@2ZU{1 class assignment
lKe aI {
VCh%v -/ T value;
[5:F public :
hNP| assignment( const T & v) : value(v) {}
RMsr7M4<91 template < typename T2 >
8 v&5)0u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cT." } ;
Fnr*.k VP|9Cm=Fg T 0Y=gn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Th@L68 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;)UZT^f`)K 3``$yWWg *USZ2|i $yOfqr class holder
B< 6*Ktc {
C[&Lh_F\ public :
-6Cxz./#yS template < typename T >
$(C71M|CT assignment < T > operator = ( const T & t) const
TN` pai0 {
wGw}a[a return assignment < T > (t);
V18w }
v%B^\S3) } ;
Cm>8r5LG ou@Dd4 &W }ooGg 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
q}(UC1| !AP|ozkL static holder _1;
pH)V:BmJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C9({7[k^% S1zV.] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/ptIxe 而不用手动写一个函数对象。
R1A!ob oDA1#- <A+Yo3|7 ;J2=6np 四. 问题分析
Ma wio5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2I6 c7H s 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
KJJ8P`Kx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%vn rLt$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#^#N%_8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c~z{/L OfY>~d 五. 问题1:一致性
hA)3Ah* 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?|
D55dD> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oP_'0h0X L}x"U9'C struct holder
CP/`ON {
En-eG37l //
"7iHTV template < typename T >
A5B 5pJ T & operator ()( const T & r) const
D",ZrwyJ {
/?HRq ?n return (T & )r;
^vJ08gu_W }
2'_Oi-& } ;
8_m dh + ]D%D:>9|/ 这样的话assignment也必须相应改动:
&+JV\ _9""3O template < typename Left, typename Right >
GP[;+xMBh class assignment
]p@7[8} {
e,|"9OK Left l;
Xy=|qu Right r;
`N
;!=7y7Y public :
[m!$01= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N{
;{<C9Z template < typename T2 >
Vad(PS0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<fWho%eOK } ;
9e1gjC\ c sw8Ic\vT 同时,holder的operator=也需要改动:
,Ix7Yg[ Xq+7l5LP template < typename T >
ayHI(4!$j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
W)$;T%u {
dV.)+X7< return assignment < holder, T > ( * this , t);
p"JITH:G }
ke'p8Gz xL=g(FN(6L 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
bP(V#6IJ8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
rXo,\zI;u^ uA*Op45 return l(rhs) = r;
o!wz:|\S 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
yV=hi?f-[V 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Uw<Lt"ls. Ed.~9*m template < typename Tp >
Xl@nv9m class constant_t
Vy&F{T;$ {
.ikFqZ$$ const Tp t;
;{j:5+' public :
rL&585 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L)HuQVc g template < typename T >
/,$6`V const Tp & operator ()( const T & r) const
]J?5qR:xCy {
Y')in7g return t;
I^0bEwqZ~ }
mzfj!0zR* } ;
_dIv{L!
o_X"+ s 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,`S"nq 下面就可以修改holder的operator=了
xGPt5l<M& UOT~L4G template < typename T >
r]kLe2r:B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?v8B;="#w {
+q1
@8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oRmN|d ~4 }
2Q-kD?PO,
lf[( 同时也要修改assignment的operator()
Gk'J'9* .ye5;A} template < typename T2 >
X];a(7+2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+w%MwPC7` 现在代码看起来就很一致了。
OB;AgE@ CIYTs,u# 六. 问题2:链式操作
f:=q=i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7?Xfge%\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"otP^X. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
vAHJP$x 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。
hXmW,+1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y]^[|e8 "&77`R template < typename T >
C4#'`8E struct result_1
h9 [ov) {
&AoXv`l4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:
-te } ;
CQ"5bnR ^W3xw[{ 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:
KR?-< 6]CY[qEaR$ template < typename T >
yLipuMNV struct ref
sj0Hv d9 {
p/4GOU5g typedef T & reference;
}Q/xBC) } ;
Z
r template < typename T >
) zz"DH struct ref < T &>
LmseY(i
N {
w)5eD+n\- typedef T & reference;
P9SyQbcK } ;
m80Q Mosp eM*@}3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
b:+.Y$%F- O{%yO=`r template < typename T >
BJB'o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h/QZcA {
C8e{9CF return l(t) = r(t);
bmGIxBRq }
n]r7} 2hM 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。
pbl;n| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-'*B%yy }c:s+P+/ 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
PI)lJ\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^R!
qxSj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nulVQOj| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?WKFDL'_0j 最后的布局是:
OtBVfA:[ Add
[K9l>O / \
J)"2^?!&B Divide 5
;vy" i / \
7:)= _1 3
OT+=H)/ 似乎一切都解决了?不。
%}J[EV 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。
L 1H!o!* 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。
V<*PaS.. 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:
LkK%DY bzF>Efza template < typename Right >
%-/[.DYt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8LB,8*L^ Right & rt) const
W.'#pd {
zn@<>o8hU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SDwTGQ/0 }
!D!~4h) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bC{}&a 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。
V|13%aE_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%92^;|` 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。
"v@Y[QI 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。
PzMJ^H{ 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?
HIsIW%B 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:
;wK; 6!*be|<& template < class Action >
Tty_P, class picker : public Action
9~n`6;R {
;h<(vc3@f public :
@a$_F3W picker( const Action & act) : Action(act) {}
Yd'Fhvo8 // all the operator overloaded
6Ri+DPf: } ;
b"Hc==` e=Ko4Ao2y 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。
c<bV3, 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:
<:/Lap#D^ Q6)Wh6Cm template < typename Right >
+O"!* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nWb*u {
5.! OC5tO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!xk`oW }
i^T@jg+K {*mf Is Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Pt5"q3ec{T 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。
|ecK~+ kb3>q($ template < typename T > struct picker_maker
!z?& {
/JsA[}.6 typedef picker < constant_t < T > > result;
2qd5iOhX+ } ;
X})5XYvA* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;>hRj! {
B|d-3\sn typedef picker < T > result;
e~oh%l^C72 } ;
q)j b9e @};
vl 下面总的结构就有了:
]#k=VKdV 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。
{E=BFs 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。
^AhV1rBB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x{DTVa
6y2 至此链式操作完美实现。
s>J\h |\.:h":!0~ >0F)^W? 七. 问题3
M.FY4~ 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。
ca=sc[ $+ AQ%B&Q(V1 template < typename T1, typename T2 >
[~NJf3c" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i+q tL3 {
wqxChTbs return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8k{KnH }
ygK@\JHn Mmmg3%G1 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:o3> Qm_IU!b template < typename T1, typename T2 >
h*
72 f/# struct result_2
MJ"@ {
KvjsibI/Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]l7 r M" } ;
tm1#Lh0 LZtO Q__B) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
shgZru 这个差事就留给了holder自己。
<
]"Uy p |.*nq "D,}| template < int Order >
R ;k1(p class holder;
{S@gjMuN template <>
|A.nP9 hW class holder < 1 >
IayF<y,8 {
Wr3z%1 public :
P3!JA)p6a template < typename T >
qTrM*/m:]L struct result_1
HTLS$o;Q {
vA"LV+@ typedef T & result;
HvR5-?qQ } ;
Or#KF6+ut template < typename T1, typename T2 >
k4d;4D? struct result_2
*ESi~7;# {
X2|&\G9c
typedef T1 & result;
@;G%7&ps } ;
:d6]rOpX template < typename T >
D GL=\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$."DOZQ3U {
\_(|$Dhq return (T & )r;
H:nO\] }
Quwq_.DU template < typename T1, typename T2 >
U2)?[C1q{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Dz,|sHCmk {
]VR79l return (T1 & )r1;
1#3eY?Nb }
eiCmd
=O7 } ;
_?]W%R| 27i-B\r template <>
~g9~D}48k' class holder < 2 >
]UkqPtG; {
xS(VgP&YGO public :
bk0<i*ju7( template < typename T >
ay
=B<|! struct result_1
JqUft=p5 {
nq,:UYNJ typedef T & result;
a ]:xsJ~ } ;
IB$i^ template < typename T1, typename T2 >
FJqg, struct result_2
1g,Ofr {
yf[1?{iVo typedef T2 & result;
>7)QdaB } ;
o=RxQk1N template < typename T >
^I9U<iNIL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g##<d(e!} {
H2xDC_Fs return (T & )r;
m7`S@qG }
xi=0kO template < typename T1, typename T2 >
d}
5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P'[ISGt {
M;W&#Fz% return (T2 & )r2;
+U<.MVOo. }
"!&
o|!2 } ;
O3?^P"C \Unawv~ G O"E>FyB 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
wz@[rMf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Lp3pJE
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
A6+qS
[ C8do8$ return l(i, j) = r(i, j);
]<ay_w; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c6 .j$6t iaQfxQP1w% return ( int & )i;
xnJ#}-.7 return ( int & )j;
ZFh[xg'0 最后执行i = j;
nET<u; 可见,参数被正确的选择了。
eA3NyL ,$aqF<+; N"0>)tG *>!-t d|`8\fq 八. 中期总结
t'yh&44_ 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:
s0CDp"uJY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)Jw$&%/{1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~]Av$S 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9.,IqnP 6(7dr?^eGT (w+SmD nEP3B'+ @*uZ+$ .Iz
JJp 九. 简化
|Bv,*7i& 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。
]dV$H 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
XF>!~D 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Ji1# >;& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Bk@EQdn +-*/&|^等
DwK$c^2q{. 2. 返回引用。
@7;}6,) =,各种复合赋值等
DGw*BN%` 3. 返回固定类型。
(=Oo=8\ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-G#m'W& 4. 原样返回。
0bD\`Jiv, operator,
[ \%a7ji# 5. 返回解引用的类型。
]3Ibl^J operator*(单目)
T-iQ!D~ 6. 返回地址。
_ /Eg_dQ~@ operator&(单目)
)cL`$h4DD 7. 下表访问返回类型。
%Na`\`L{F operator[]
:22wq{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-i_XP]b& operator<<和operator>>
Ls3r( Tf rJB/)4
mE OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+D[C.is>]} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
FF7?|V!Q 5^CWF| template < typename Left >
9+8N-LZ struct value_return
oMYZ^b^ {
glkH??S template < typename T >
S!^I<#d K struct result_1
RMid}BRE {
i[z#5;x+< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x2/ciC
} ;
P?jI:'u!R. vIZFI template < typename T1, typename T2 >
H;DjM;be struct result_2
t1$pl6&, {
wSdiF-ue typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-zzT:C } ;
r;>.*60AT } ;
&IsPqO d69dC*> sheCwhV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6TXTJ]er C}pQFL{B5 下面我们来剥离functor中的operator()
pwB>$7(_h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^i8(/iwdJE S0LaQ<9. return l(t) op r(t)
%ZDO0P !/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jz>b>; return op l(t)
k@gQY _ return op l(t1, t2)
: &~LPmJ return l(t) op
'TA
!JB+ return l(t1, t2) op
>McEuoZx9 return l(t)[r(t)]
QR<<O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$'::51 @Q&k6.{4Z 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%&s4YD/{ 单目: return f(l(t), r(t));
U8,pe;/ln` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<,U$Y> 双目: return f(l(t));
]*Kv[%r07c return f(l(t1, t2));
\6aisK 下面就是f的实现,以operator/为例
C9,Uwz<!] jw0wR\1 struct meta_divide
A!}Ps"Z {
n?9FJOqi template < typename T1, typename T2 >
L@ejFXQg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WSGho(\ {
)HX(-"c return t1 / t2;
,3!4
D^ }
)#`&[9d- } ;
*55unc /a6i` 这个工作可以让宏来做:
Nx
E=^
v dyohs_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ynp#3 r template < typename T1, typename T2 > \
U~M!T#\s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_6g(C_m'T? 以后可以直接用
#wZH.i# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#q xo1uV(c 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
O%px>rdkY (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。。。)
KleiX7 wxT(ktE tk>J
mcTw 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
yM,Y8^ 8# x7q>? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b/
h#{' class unary_op : public Rettype
[khXAf1{Q {
>2X-98, Left l;
Z9Z\2t public :
nlaW$b{= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q>5j (,6F b`F]oQ_* template < typename T >
Mz\l
C)\B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hVui.] {
;|:R*(2 return FuncType::execute(l(t));
IIAmx[ b }
0sTR`Xk 2<n@%'OQp template < typename T1, typename T2 >
mkl^2V13~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[1 O{yPV3s {
y0~ttfv return FuncType::execute(l(t1, t2));
n=|% H'U }
M}Xf<:g) } ;
FYK`.>L28 -:OJX #j "\=Phqw 同样还可以申明一个binary_op
W+$G{XSr5C =G"ney2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(OA4H1DL^ class binary_op : public Rettype
q alrG2
{
j-.Y!$a%6 Left l;
D2=zrU3Y64 Right r;
WjCxTBI public :
ZY@ntV? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oR/_{#Mz" _uXb>V*8 template < typename T >
O;|Cu7WU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5$+ssR_?k {
]}p<P):hO return FuncType::execute(l(t), r(t));
vm'Z A7f6 }
_x|.\j ,>8w|951' template < typename T1, typename T2 >
>?rMMR+A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K[LuvS {
z?( b|v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
/,UnT(/k( }
_(I6o } ;
P;mp)1C -; J6S v"Ax'() 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
y@It#!u0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B?- poB& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$/B~ bJC 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'W yWO^Bdk 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_53~D= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
X8R`C0
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^YropzHZ4E 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
}m~MN4 l 下面是修改过的unary_op
7(N+'8 RtzSe$O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f'H|K+bO class unary_op
$LFL4Q {
-]H~D4ng Left l;
> pP&/ -Ou.C7ol public :
?Rx(@ 4=MjyH|[Jx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G{E`5KIvm (6Z^0GL template < typename T >
RZ xwr struct result_1
AyOibnoZ2E {
G0Qw&
mqF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P
<+0sh } ;
kMMgY? $[n:IDa*@1 template < typename T1, typename T2 >
fzQR0 struct result_2
!W9:)5^X {
MA6
Vy typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f$ xp74hw3 } ;
Xa?O)Bq. pX?3inQP%( template < typename T1, typename T2 >
A>1$?A8Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
voRry6Q; {
%BP>,E/w return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'#Au~5 }
U`mX
f#D E)gD"^rex template < typename T >
{YzCgf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y]m:
{ {
49$<:{ ~ return OpClass::execute(lt(t));
)ffaOS!\ }
At4\D+J{Vs 2Jd(@DcJ2C } ;
%+N]$Q pOc2V 3I_^F&T 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
bOFzq>k_ 好啦,现在才真正完美了。
'|[V}K5m/f 现在在picker里面就可以这么添加了:
&>,;ye>A m9DFnk<D template < typename Right >
oLT#'42+H picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.d]/:T
-0 {
nn_O"fZi return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P1Hab2%+ }
J rx^ 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。
?,>3uD# 7~e,"^>T Q[biy{(b8 Hd|[>4 Z d:(Ex^^ 十. bind
SIJ7Y{\. 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。
Rql/@j`JX 先来分析一下一段例子
@:C)^f" 4>*=q*<V5E h;gc5"mG int foo( int x, int y) { return x - y;}
SK}sf9gTv bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MA`nFkVK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z-PBCU 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。
$0_K&_5w~ 我们来写个简单的。
WHdM P 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)QE6X67i 对于函数对象类的版本:
>1j#XA8
8G:/f3B= template < typename Func >
}?s-$@$R struct functor_trait
FEjO}lTK {
JbPkC*. typedef typename Func::result_type result_type;
r3'J{-kl } ;
T+Z[&| 对于无参数函数的版本:
&=g3J4$z $6rm;UH template < typename Ret >
):$KM{X struct functor_trait < Ret ( * )() >
w2
Y%yjCV {
s2O()u- typedef Ret result_type;
#
e?B } ;
?Y4 +3`\x 对于单参数函数的版本:
W=+n|1 9O;Sn + template < typename Ret, typename V1 >
RE>Q5#|c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1/M^7Vb. {
g04^M( typedef Ret result_type;
&-=~8 } ;
7{m>W! 对于双参数函数的版本:
:^)?AO#J ^~~Rto)Y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
iB)\*) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1-y8Hy_a2 {
w;O-ATUzN typedef Ret result_type;
<m-(B"FX } ;
cY5&1Shb~ 等等。。。
<x}wy+SG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j\ y! DTezG': template < typename Func >
JvAXLT struct func_return
k4q":}M {
?|5M'o|9 template < typename T >
MLd;UHU struct result_1
=Y2 Rht {
0D,@^vw bK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p<L7qwOii } ;
kY]"3a 1N(1h
D template < typename T1, typename T2 >
w -o#=R_ struct result_2
I[k"I( {
MAkr9AKb, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\AroSy9 } ;
k o[w#j } ;
g=4^u* M{5AQzvs -MS#YcsV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
="YGR: :6lv X$ template < typename Func, typename aPicker >
{>1FZsR49t class binder_1
exhU!p8 {
.+ u
b\ Func fn;
T#-;>@a} aPicker pk;
I)'bf/6? public :
1V1I[CxlX I<940PZ template < typename T >
-:ucp2 struct result_1
)
FR7t {
!-7n69:G typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z,#H\1v3lB } ;
a,vS{434J IANSpWea? template < typename T1, typename T2 >
qMJJB l struct result_2
%nY\" {
RN(I}]] a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O<cP1TF } ;
/jGBQ-X p5#x7*xR6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
VdK%m`;2 )6)bI.BY template < typename T >
|2q3spd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2;
^ME\
{
Os"('@jd> return fn(pk(t));
jCJcVO>OZ }
+\Vm t[v template < typename T1, typename T2 >
*z0d~j*W; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tNTSy= {
|[>@Kk4 return fn(pk(t1, t2));
Zl5'%b$& }
!e|\1v'0 } ;
f(5(V
% &|>~7( 1/Ts .\K3 一目了然不是么?
_HUbE / 最后实现bind
f,HUr% @ v(2N@s<% 7s(tAbPdB template < typename Func, typename aPicker >
EraGG"+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gN=.}$Kfu {
OjUPvR2 0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$6"(t= %{ }
jn2=)KBa_ lxL5Rit@Px 2个以上参数的bind可以同理实现。
y+(\:;y$7 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
hk~/W}sI glMHT, 十一. phoenix
&P?2H66s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
GI% &.V d I/f\m}}ba for_each(v.begin(), v.end(),
I/dy^5@F (
[%P#ieD4 do_
Y2
@8B6 [
dVQ[@u1, cout << _1 << " , "
n"(!v7YNp ]
11=$]K> .while_( -- _1),
eTuqK23 cout << var( " \n " )
(>v'0RA )
g@`i7qN );
x}] 56f ||Zup\QB 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:
8-2`S* 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
)%7P?^> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3z+l-QO8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ffrIi',@ ?5C'9 V x;/LOa{LR template < typename Cond, typename Actor >
7j]v_2S` class do_while
tEhg',2t( {
" 9Gn/-V> Cond cd;
qA)OkR'm Actor act;
HK@ij,px public :
?{ir$M template < typename T >
$]2)r[eA) struct result_1
6}4})B2 {
q-F
K=r 5 typedef int result_type;
`AJ[g>py^| } ;
@+u>rS|IB O*EV~{K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3nxG>D7 ;P@]7vkff template < typename T >
Luq4q95] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AYts
&+ {
t^rw@$"} do
1vj/6L {
xA] L0h] act(t);
.w2 ID }
c`a( while (cd(t));
kBu{ bxL return 0 ;
BrV{X&>[i }
J!I)G&: } ;
mDB Cm}2 >eH
.fA*WQ!lb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7u):J 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。
yK~=6^M 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。
[ERZ".? 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。
D &@] 下面就是产生这个functor的类:
$XBK_ 5 zw0w."V
UX 1
)(( template < typename Actor >
8%?y)K^
D class do_while_actor
:=*deZ< {
mgs(n5V5 Actor act;
&p0e)o~Ux public :
-yYdj1y; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.KsR48g8 v3tJtb^'! template < typename Cond >
c OYDN[k picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gq?:n.;TY } ;
\mqx ' { _rfhz 7R+(3NU1A 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W
U(_N*a 最后,是那个do_
\l%xuT /zn=AAYb s\ IKSoE class do_while_invoker
VJh8`PVX {
.6B\fr.za public :
R%E7 |NAG template < typename Actor >
Cs,H#L do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
niVR!l {
:|7#D,2 return do_while_actor < Actor > (act);
rr<E#w }
<=uYfi 3, } do_;
Z 6jEj9?O Ia&R/I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$Y$9]G": 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G)3I+uxn 最后来说说怎么处理break和continue
WWT1= #" 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。
,S)r%[ru^ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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