一. 什么是Lambda
>=+:lD 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|3{"ANmm' 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,
\Hs*46@TC &h<\jqN/ )nM<qaI{ XTro;R=# class filler
_yN&+]c {
hq|I%>y public :
hzcSKRm void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L%Mj{fJ>Wm } ;
\)'5V!B|s FMNT0 oH]_2[
! 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:
L#6!W ^1mnw@04 N}\%r&KR= o0}kRL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6a!b20IZh V<&^zIJUR ARd*c?Om 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
nd#owjB WM8])}<L dMlJ2\]u &)ED||r, 二. 战前分析
E gD$A!6N8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.:I^O[k 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
s$D" 5>!I6[{ ^(+@uuBx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dzRnI* /* --------------------------------------------- */
=!N,{V_ vector < int *> vp( 10 );
"969F(S$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z(Z$>P&4 /* --------------------------------------------- */
>.1d1#+b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
mTU[khEmL= /* --------------------------------------------- */
Tf{lH9ca$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F"| ; /* --------------------------------------------- */
s^R$u"pFs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3\2^LILLO /* --------------------------------------------- */
eZdFfmYW^R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9cXL4 UpSa7F:Uw 'Y22HVUX [R(d Cq> 看了之后,我们可以思考一些问题:
dh-?_|" 1._1, _2是什么?
lKBI3oYn 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
q5G`N>"V 2._1 = 1是在做什么?
Y1-=H)G 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
W1
\dGskV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m`9P5[m#x> S| @*&`1 三. 动工
!%/2^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.Mxt
F\ 49tJ+J- N A)80qx:
7TB&Q*Zf template < typename T >
cMoBYk class assignment
W_bA.zT{ {
=J0r,dR T value;
2=
)V"lR\ public :
J 7HOSFwXn assignment( const T & v) : value(v) {}
RHu4cK!5 template < typename T2 >
RH^;M-' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WiqkC#N } ;
-?L3"rxAP #:E^($v q-r5z GI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=6d'/D#J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Zfc{}ius T?KM}<$(O },%,v2} S76xEL class holder
$VJE&b {
"\O{!Hj8 public :
J?/NJ-F template < typename T >
nkkUby9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
j)mi~i*U {
?OBB)hj return assignment < T > (t);
Z|BOuB^ }
+:3p*x%1H } ;
)VeeAu)p L"'L@A|U EASN#VG 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@N6KZn|R nnuJY$O;M static holder _1;
|k<5yj4? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
(AT)w/ kPYQcOK8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RY9Ur 而不用手动写一个函数对象。
X<uH [ @#::C@V] ^)1!TewCY h{CMPJjD 四. 问题分析
8nTdZu 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。
bJB*w 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。
{W%/?d9m 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
BFPy~5W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Wl{wY,u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
S~\u]j^%y QuBaG< 五. 问题1:一致性
zvKypx 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?|
z<u@:: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v;:. k,E0 tRXR/;3O struct holder
*?!A {
6D29s]h2 //
puK /;nns template < typename T >
Ql9
) T & operator ()( const T & r) const
cpQhg-LY| {
18JAca8Zs return (T & )r;
#4{9l
SbU }
+.|8W !h`1 } ;
lt|UehJF ePY69!pO5e 这样的话assignment也必须相应改动:
ol@LLT_m dUP8[y template < typename Left, typename Right >
RQW<Sp~ class assignment
YA@OA$`E {
6@J)kV Left l;
L7B(abT9e Right r;
F17nWvF public :
=Cp}iM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F2CoXe7 template < typename T2 >
NplkhgSj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
jHpFl4VPz } ;
*h2)$^P% #6za
同时,holder的operator=也需要改动:
(\ Gs7 ^vr`t9EE template < typename T >
-MItZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~MW_=6U {
"%)^:('Ki return assignment < holder, T > ( * this , t);
u|8yV.=R }
(Q6}N'T LE@`TPg$R 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
<'<{|$Pw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y0cB@pWp -\~D6OA return l(rhs) = r;
oWdvpvO 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。
r^!P=BS{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZH=oQV)6 &g5+ |g ( template < typename Tp >
y%xn(Bn class constant_t
dS"%( ?o {
ntEf-x< const Tp t;
UU2=W public :
}~$96|J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NTL`9b template < typename T >
(ZHEPN const Tp & operator ()( const T & r) const
?o.Q {
.RxAYf| return t;
Zn"1qLPF }
\!,qXfTMB } ;
|k=L&vs
(f?&zQ!+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L\y>WR%s 下面就可以修改holder的operator=了
2?nhkast#= ;c;PNihg template < typename T >
A+bU{oLr assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
PH3#\
v.
{
9|RR;k[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$.-\2;U }
o;2QZ"v M}BqSzd* 同时也要修改assignment的operator()
\hFIg3 ET}Dh3A template < typename T2 >
4^Ghn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_T[m YY 现在代码看起来就很一致了。
d}RR!i`<N 4]3(Vyh` 六. 问题2:链式操作
'hl4cHk14 现在让我们来看看如何处理链式操作。
J,j! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
1VC:o]$ 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。
G!3d!$t
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#jNN?,ZK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
iLD:}yK &ZUV=q%g9n template < typename T >
T?'Vb struct result_1
o$-!E(p {
ds" q1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sZ9VXnz24 } ;
ESt@%7.F Zqnwf 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:
>g FEA0- =g+Rk+ jn template < typename T >
]EZiPW-uy struct ref
MUfhk)" {
@>sZ'M2mq typedef T & reference;
/htM/pR } ;
f/6,b&l, template < typename T >
jsOid5bs struct ref < T &>
=vZF/r {
f]Q`8nU typedef T & reference;
sHQ82uX } ;
y,QJy=? :gJ?3LwTf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t\%gP@? /"%(i#<)xs template < typename T >
x[5uz)) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yq2pg8% {
I>( \B| \6 return l(t) = r(t);
vMB`TpZ }
6@[7 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。
lboi\GP| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rW(<[2 vg V O=
o)H\ 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
YXr" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ht1d[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U4*Q;A# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c$skLz 最后的布局是:
w`$M}oX( Add
1$#{om9 / \
fyE#8h_>4 Divide 5
s35`{PR / \
^<VJ8jk< _1 3
[|!A3o 似乎一切都解决了?不。
OEFALt 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
H<`<5M 8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
;9rS[$^$O OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
"bC1dl< k6?;D_dm template < typename Right >
!ENDQ?1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F$k^px Right & rt) const
$|V@3`0 {
?\.aq
p1B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LnZC)cL
P/ }
H]x-s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%P2l@}?a XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=
olmBXn/ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yxx'g+D* 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
iir]M`A.- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<_N<L\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Z/f%$~Ch 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:
<+mYC'p E kvTl- template < class Action >
DZ7<-SFU class picker : public Action
@z-%:J/$ {
Q`kJ3b public :
v?=y9lEH@% picker( const Action & act) : Action(act) {}
mhDC1lXF // all the operator overloaded
v{[:7]b_= } ;
t)
:'XGk@ Sb& $xWL Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
y9xvGr[l 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>3MzsAH\ y`|86`
Y template < typename Right >
,&5\` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ey#7L
M) {
!\6<kQg# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4{rqGC/ }
!F|#TETrt Sbp].3^j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W:gpcR]> 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
fZ5zsm'N nde_%d$ template < typename T > struct picker_maker
<Cbi5DtR {
u9zEhfg8 typedef picker < constant_t < T > > result;
5Y(<T~ } ;
Bgvv6(i template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L
HW\A8 {
Qu;cl/& typedef picker < T > result;
lPaTkZw } ;
;[-TsX: HPz3"3n! 下面总的结构就有了:
:yi?< 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。
9-3, DxZ} 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。
. \t8s0A picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rn9n _) 至此链式操作完美实现。
Oe~x,=X) ?-Zl(uX J^V}%N". 七. 问题3
s ]XZQr% 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。
J_S8=`f% $&~moAl template < typename T1, typename T2 >
2t,N9@u=UN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J{!U;r!6 {
|Fi{]9(G2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6|G&d>G$_ }
<%iRa$i5 e1OGGF%En 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:
$Vp*,oRL .US=fWyrb template < typename T1, typename T2 >
~~\C.6c# struct result_2
q)j_QbW) {
TKe\Bi typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B{ A b# } ;
:*} -,{uX 'EHtA9M 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
YWFq&II|Z 这个差事就留给了holder自己。
uo8[,' 7M/v[dwL m!K`?P]:N template < int Order >
('k9X cTPP class holder;
q
S qS@+p template <>
2z9s$tp class holder < 1 >
"P9(k> {
?Qxf~,F public :
FMi:2.E template < typename T >
vvI23!H struct result_1
2Onp{,'} {
vR3\E"Zi typedef T & result;
f
OasX!= } ;
bEKh U\@=J template < typename T1, typename T2 >
%b[>eIJU# struct result_2
2{Y~jYt{h {
z?^oy. typedef T1 & result;
K0YQ b&*k } ;
m{;j
r< template < typename T >
|z7V1xF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hp1+9vEN {
OUk"aAo return (T & )r;
-3K01p }
\(A A|; template < typename T1, typename T2 >
GoLK
95"] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@jxP3:s {
^6On^k[|fw return (T1 & )r1;
l0 8vF$k|d }
xG(xG%J } ;
bu9.HvT' GXp`yK9c template <>
J= [D'h class holder < 2 >
yAiO._U {
kV+%(Gl8 public :
c'.XC} template < typename T >
lvsj4cT struct result_1
!-t,r%CG {
O 9C&1A|lA typedef T & result;
eaAGlEW6J } ;
[{$%9lm template < typename T1, typename T2 >
Bd]k]v+ struct result_2
/%mT2 {
;1HzY\d%< typedef T2 & result;
]rG/?1'^i } ;
/9e?uC6 template < typename T >
n$F~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,$} xPC {
uGv|!UQw return (T & )r;
{Q}F.0Q }
L>h|1ZK template < typename T1, typename T2 >
yQ)&u+r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A;<wv>T {
gYCr,-_i return (T2 & )r2;
?<`oKBn }
:h(`eC } ;
" Lh&s<[ q;}iW:r&Q \_ V*Cs 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> >。
_u+ 7> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Mj{w/' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Pa6pq;4St r'`7}@H* return l(i, j) = r(i, j);
* bd3^mP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$J^fp XO t/}NX[q return ( int & )i;
^v`naA( return ( int & )j;
ftG3!} 最后执行i = j;
o]Xt2E 可见,参数被正确的选择了。
41x"Q?.bY /O5&)%N d:kn%L6k_ Wqkzj^;"G lYTQg~aPm 八. 中期总结
X$;&Mdo. 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:
|his8\C+x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B>W8pZu-J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0-uw3U< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X Z . T%g _6Y+E"@zs 9b&|'BBW 9vz\R-un 4-t^?T:qF 5f{P% x( 九. 简化
:\vs kk), 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。
|{&M#qXe 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)S
7+y6f&* 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:
WR3,woo 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`sCn4-$8 +-*/&|^等
,sIC=V + 2. 返回引用。
@AF<Xp{ =,各种复合赋值等
V^,eW! 3. 返回固定类型。
gfs ;?vP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zGFD71=# 4. 原样返回。
i84!x%|P operator,
<:V~_j6P0 5. 返回解引用的类型。
tEL9hZzI operator*(单目)
veHe
6. 返回地址。
w`;HwK$ , operator&(单目)
fz\Q>u'T 7. 下表访问返回类型。
UXlZI'|He operator[]
puJB&u"4L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>v %js!`f operator<<和operator>>
J09jBQ]R y?&hA!x 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。
kzjuW 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ujRXAN@mC +4.s4&f) template < typename Left >
#D4 struct value_return
{BmqUoZrC {
G.H8
><% template < typename T >
{g!7K struct result_1
:oXSh;\ {
4/Y?e UQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
J\r\_P@;c } ;
]bJz-6u#: ?0_<u4 template < typename T1, typename T2 >
VD~5]TQ struct result_2
\4L ur {
0eNdKE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%W"u4
NT7 } ;
{2h*NFp } ;
vY-CXWC7 CtXbAcN2B V6X )L>!xx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'< U&8?S -B H/)$-$ 下面我们来剥离functor中的operator()
O|V0WiY< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!,$#i 7ocUFY0" return l(t) op r(t)
]*#i_dho7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>!t3~q1Cn return op l(t)
_6nAxm&x`% return op l(t1, t2)
u<Kowt<ci return l(t) op
UPI- j#yc return l(t1, t2) op
"5&"Ij,/ return l(t)[r(t)]
^o{{kju return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Qds<j{2 rXi&8R[ 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:
[zx|3wWAX- 单目: return f(l(t), r(t));
l S)^8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{+WBi(=W 双目: return f(l(t));
w6i2>nu_O return f(l(t1, t2));
ryVYY>*(K 下面就是f的实现,以operator/为例
b^VRpv nwU],{(Hgr struct meta_divide
&KjMw:l {
} Bf@69 template < typename T1, typename T2 >
az F!V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#4JMb#q0E {
r8s>s6vm return t1 / t2;
fAgeF$9@
}
rO7_K>g? } ;
u%~'+= |%C2 cx 这个工作可以让宏来做:
[kg?q5F) !0W(f.A{K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`NNP<z+\ template < typename T1, typename T2 > \
8Yh'/,o=L# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~.:{
Ik] 以后可以直接用
:C*}Yg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]E-/}Ysz 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
^OKm ( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
f~NS{gL* w7Yu} JY^ KL'1)G"OH 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
o8R_Ojh itYoR-XJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EB}B75)x class unary_op : public Rettype
a;xeHbE {
SZF 8InyF Left l;
^2~ZOP$A public :
Kk8wlC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8"j $=T6;W c["1t1G template < typename T >
6Qkjr</ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,`bW(V {
pG#tMec return FuncType::execute(l(t));
_LHbP=B }
ku5|cF*% Cw,a)XB template < typename T1, typename T2 >
G'\[dwD,u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yv4x.cfI2W {
\6|y~5Hw{r return FuncType::execute(l(t1, t2));
1eD#-tzV }
pTCD1) } ;
;j26(dH s9ix&m nK;d\DO 同样还可以申明一个binary_op
.V
hU:_u t`8Jz~G` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R4'.QZ-x class binary_op : public Rettype
G`!,>n 3 {
a51(ySC}<s Left l;
;\7`G!q Right r;
I6^y` 2X public :
k* C69 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l$gJ^Wf2gY A;;#]]48 template < typename T >
=3035{\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nX (bVT4i {
Z?+ )ox return FuncType::execute(l(t), r(t));
}dN\bb{# }
tx5bmF;b) xw8k<` template < typename T1, typename T2 >
Yh1</C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6]1RxrAV {
gX{j$]^6G8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q#% LIkeq }
SSI> +A } ;
b$'%)\('g 5;XC!Gz %$&eC 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
?ES{t4" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vc: kY DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eQ'E`S_d 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
>Lcu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
? X8`+`nh 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
f!+d*9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x<l 5wh 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
WfO E I1 下面是修改过的unary_op
z -?\b^ (csk
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
sccLP_#Z class unary_op
gv eGBi {
|B(,53 Left l;
aG7Lm2{c" Q,.dIPla public :
@wXYza0|d =#2%[kG q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NN7KwVg - k0a((? template < typename T >
D\G 8p; struct result_1
|KJGM1]G {
r3Ol?p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YHN6/k7H } ;
@lzq`SzM Jj]<SWh template < typename T1, typename T2 >
l3u [ struct result_2
bmHj)^v5] {
A5R"|<UPR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
46f-po_ } ;
qg j;E=7 Z%?>H iy'o template < typename T1, typename T2 >
GNW$:=0u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y0 vo-Q {
w8+phN(-M return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d*u3]&?x&f }
%;wDB2k* z/j*zU
` template < typename T >
/*g0M2+OZo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[ (Y@ {
%Ok#~>c return OpClass::execute(lt(t));
7 :\J2$P }
pp|$y\ZzB 6U).vg< } ;
MZ)lNU l R UCUEo63 |3k r*# 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
VnN(lJ 好啦,现在才真正完美了。
Y3|_&\v6 现在在picker里面就可以这么添加了:
Oh}52= }G(#jOYk template < typename Right >
V~Guw[RA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Vb\^xdL> {
O4nA?bA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#}1yBxB<= }
:tENn
r.9v 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。
([m4dr <OiH%:G/1 ke6,&s%{j MNh:NFCRA {%2p(5FB 十. bind
5bZ0}^FYF 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。
JiqhCt\ 先来分析一下一段例子
rxxVLW N/C$8D34 #x;d+Q@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
?RE"<L bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)3F}IgD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
= m|<~t 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。
2n"-~'3\ 我们来写个简单的。
dM"5obEb 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y xnZ0MY 对于函数对象类的版本:
DW,Z})9 dR s\e(H' template < typename Func >
#- L < struct functor_trait
'QpDx&~QP {
87pu\(,' typedef typename Func::result_type result_type;
7iy 2V;} } ;
uEsF 8 对于无参数函数的版本:
6Po{tKU asW
W@E template < typename Ret >
{#t7lV'4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
E?&YcVA {
R<3 -!p1v typedef Ret result_type;
iQ;lvOja } ;
s_Z5M2o 对于单参数函数的版本:
U+-;(Fh~ x[&)\[t template < typename Ret, typename V1 >
MTR+|I3V struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
C,O9?t {
A{3nz DLI typedef Ret result_type;
CTqhXk[ } ;
&i805,lx 对于双参数函数的版本:
*>GRU8_}
%U[H`E template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n-?zH:]GG{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
B0g?!.#23 {
uxX 3wY;M typedef Ret result_type;
\R
3O39[ } ;
>kuu\ 等等。。。
Vo%ikR # 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`/G9*tIR8g -lfbn=3 template < typename Func >
{rF9[S"h struct func_return
),,0T/69+9 {
dF&@q, template < typename T >
DEPsud ; struct result_1
(nkiuCO {
N7q6pBA"E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uowdzJ7 } ;
x=W5e
^0? 1Si$Q template < typename T1, typename T2 >
;Rxc(tR!n struct result_2
aMK\&yZD {
z2A,*|I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9+Wf*:*EW } ;
Ln4Dq[M } ;
f(EO|d^u 1#zD7b~ i\>?b)a> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^= kr`5 '~{kR=+ template < typename Func, typename aPicker >
V_4=0( class binder_1
MHCwjo" {
CQ{pv3) Func fn;
YvUV9qps~ aPicker pk;
-|:mRAe public :
Q}^qu6 I
'ha=PeVn template < typename T >
=+VDb5= TV struct result_1
msq2/sS~ {
:@Ml-ZE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JGYJ;j{E] } ;
gP ^A I!Fd~g9I4 template < typename T1, typename T2 >
Vc8w[oS struct result_2
`Gg,oCQg {
5p7i9"tgn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KO))2GET } ;
e[QEOx/-h2 yx<-M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4^^=^c jU{~3Gn? template < typename T >
K7,Sr1O ` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;Yt'$D*CP {
`@&WELFv{ return fn(pk(t));
]0")iY_ }
EO/TuKt template < typename T1, typename T2 >
,H/BW`rL]# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N.V5>2 {
$b) k return fn(pk(t1, t2));
] $F% }
uOx"oR| } ;
BWkTQd<t 3'55!DE d263#R 一目了然不是么?
)SaMfP1=v 最后实现bind
Q^'xVS_. ^ b{~]I >=Na, D template < typename Func, typename aPicker >
N8*QAekN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
m&--$sr {
qjN*oM, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;YrmT9Jx6 }
|-]'~@~ !3ji]q;uF 2个以上参数的bind可以同理实现。
c`UizZ 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。
]_m(q`_ 4SIS#m 十一. phoenix
^aqBL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q3u:Tpn4% );xTl6Y9 for_each(v.begin(), v.end(),
gZL,xX (
DLoH.Fd do_
VP }To [
A ?[Wfq| cout << _1 << " , "
MwD8a<2Dg ]
LKM;T- .while_( -- _1),
K*tomy cout << var( " \n " )
xE6hE'rh.O )
p%+'iDb );
_"#n%@ 5~RR
_G 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:
xQxq33\ 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
mfk^t`w_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3oApazH* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V+$fh2t ._6Q "JAB nCLEAe$W\= template < typename Cond, typename Actor >
XrGP]k6.^ class do_while
2zkOs: {
,a":/ /[ Cond cd;
@h%Nn)QBq Actor act;
dTQW /kAHQ public :
To,*H OP template < typename T >
whQJWi=ck struct result_1
CS;4 ysNf {
5M#LO@U typedef int result_type;
n}8}:3" } ;
~6#O5plKc p<\7" SB= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E_#?;l> rs0Wy
template < typename T >
lB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RVh{wg {
Lwo9s)j<e do
YLb$/6gj6 {
Oh,]"(+ act(t);
+?6@%mW' }
5jsZJpk$ while (cd(t));
wB"`lY return 0 ;
X?'pcYSL }
]3L/8]: } ;
}qBmt># 5I/lF oy7 fN6n2*wr( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"Ve9\$_s 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。
yKC1h`2 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。
1H8/b D 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。
Q6xA@"GJ 下面就是产生这个functor的类:
Yb%#\.M/y vU9:`@beu L fZF template < typename Actor >
U,Fyi6{~ class do_while_actor
sAoxLI {
YVPLHwh/5 Actor act;
6K^O.VoV^J public :
wQ81wfr1: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
No*[@D]g
H`rd bE template < typename Cond >
(btmg<WT" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
EKEJ9Y+47H } ;
'i4L.& cVDcda|PE bP&1tE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N t\ZM 最后,是那个do_
VPb8dv(a3 Qw<&N$ LHSbc!Y'. class do_while_invoker
JB'XH~4H {
@I#uv|=N public :
P+DIo7VTX template < typename Actor >
dj{~!} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0!M'z {
-!
^D8^s return do_while_actor < Actor > (act);
rl]K:8* }
Y}
6@ w } do_;
Zr[B*1,ZV `Ay:;I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-\2hSIXj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\} _,g 最后来说说怎么处理break和continue
eg24.W9c 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。
N! I$Qtr, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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