一. 什么是Lambda
l6YToYzE2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BA1|%:. 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,
N2 vA/ FEd We\E m!Iax]D{ tA*hh"9 class filler
K GVAP {
GT -(r+u public :
F(yx/W>Br_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
BdK2I!mm } ;
xK8n~.T(' CY"iP,nHl dn"&j1@KY 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:
5BztOYn, U c6]]Bbc 5tSR2gG#K, 7tEK&+H` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}I1A4=d "0,d)L0," \`nRgYSE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q|!}&= w<m)T m|7lDfpb } Fw/WD 二. 战前分析
gK`o;` ^ 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。
nb
-Je+ 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
pPC_ub 0:,8Ce X2Z
E9b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C4#E N} /* --------------------------------------------- */
iva?3.t vector < int *> vp( 10 );
rO_|_nV[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r`; " /* --------------------------------------------- */
01/? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Mp8FYPjZ /* --------------------------------------------- */
#6jdv|fu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r_5k$u( /* --------------------------------------------- */
6I)1[tU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dzK]F/L] /* --------------------------------------------- */
?r`UBR+[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{3jV ,S 4f}:)M$5 ?|&plf| \Y EV
5
看了之后,我们可以思考一些问题:
&TpzJcd" 1._1, _2是什么?
A3\%t@y 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。
fP6]zy^* 2._1 = 1是在做什么?
!hBzT7CO 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。
__FhuP P 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。
;}=4z^^5 !Q`vOVSUD z_Nw%V4kr 三. 动工
+cDz`)N,, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^kS44pr\Q R)%1GG4 uV\ _j3,2 d1MVhE template < typename T >
*jBn
^ class assignment
R^fk :3 {
AADvk_R T value;
:4{;^|RgU public :
Uf:G,%OYi assignment( const T & v) : value(v) {}
V4('}Q! template < typename T2 >
+
lha= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
97$1na3gq } ;
#WOb&h 7c:5Ey aCL_cVOMR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W?(^|<W 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Fu
K(SP3 ";)SA,Z .szs? [jOvy>2K] class holder
*ybwlLg {
OMr &f8 public :
80/6-_g( template < typename T >
?pT\Ft V assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ji> {
m &U
$V return assignment < T > (t);
WIe2j }
U 0$?:C+? } ;
K?y!zy `kx+ Kc )u. ut8![T 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:
[7QIpt+FSo |_Y[931< static holder _1;
&"90pBGK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W6Os|z9&| lL*k!lNs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}F*u
9E 而不用手动写一个函数对象。
uq}>5 oEqt7l[I{ _]W
}6?i {
.z6J)?J2 四. 问题分析
;'o:1{Y 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。
R!v ?d2 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。
-H@Gyw
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#-QQ_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bS0z\!1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l_GsQ0 b,?@_*qv+ 五. 问题1:一致性
hBSci|*f 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?|
Lv;R8^n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.K`^n\T
t 'qosw:P struct holder
}tH$/-qnJE {
J,8Wo6 //
[WOLUb template < typename T >
%N"9'g> T & operator ()( const T & r) const
p'2ZDd=v {
u1?1x return (T & )r;
Ib)>M`J }
Ha~g8R& } ;
oSb,)k@ &{s`=IeN 这样的话assignment也必须相应改动:
mkfU
fG& oQrkd: template < typename Left, typename Right >
T~nm Eap class assignment
ZaCUc Px {
*):x K;o Left l;
cuJ%;q=; Right r;
2?]NQE9lA public :
sW#}QYd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ksp!xFk template < typename T2 >
RVxlN* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!MOgM } ;
3^>D | XO)|l8t#$= 同时,holder的operator=也需要改动:
e ;4y5i *wml
4lh template < typename T >
=[O;/~J%: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
axTvA(k9 {
k+^-;=u6< return assignment < holder, T > ( * this , t);
t3TnqA }
a0Y/,S*K wIW]uo/= 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。
E(i<3U"4h[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N'L3Oa\% q4XS
E, return l(rhs) = r;
:
"[dr~. 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。
@"jV^2oY1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$<)k-Cf f
IUz%YFn template < typename Tp >
H];QDix? class constant_t
yNk9KK ) {
M(,npW const Tp t;
J$)lYSNE public :
C0\A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AiXxn'&i template < typename T >
P^-tGo! const Tp & operator ()( const T & r) const
SwESDo) {
7o$4ov;T return t;
l$%mZl }
r)jj]$0 } ;
_rQM[{Bkg @_&@M~ u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w5I
+5/I 下面就可以修改holder的operator=了
8oI)q4V NX?J template < typename T >
Ybr&z7# 2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+DwyMzeE {
P)?)H]J" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nw3CI&Y` }
[XA
f=x tqY) 同时也要修改assignment的operator()
+zpmy3Q sjLI^#a template < typename T2 >
Vi~9[&.E\! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
em@\S 现在代码看起来就很一致了。
kc d~`+C pZRKM<k 六. 问题2:链式操作
$ctY#:;pV{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;J3az` 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
IrU}%ZVV 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
x\vb@!BZ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
LPgP;%ohO/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{`0GAW)q b {e nD template < typename T >
8=^o2& struct result_1
MtAD&+3$ {
?`Oh]2n)6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jI$}\*g } ;
n<;TBK sF?N vp 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
.7-Yu1{2 i[b?W$]7 template < typename T >
pIh%5ZU struct ref
uy~KJn?Tu {
Az2HlKF"L typedef T & reference;
s9 '*Vm } ;
Cc:m~e6r template < typename T >
YShtoaCx> struct ref < T &>
GI}h)T {
zT|]!', typedef T & reference;
.'Vjs2 2 } ;
XDvT#(Pu NJb5HoYZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`jR;RczC N{@kgc template < typename T >
p&=F:- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@b=b>V[d6 {
8S1%;@c return l(t) = r(t);
CtwMMZXX3 }
|[x) %5F 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。
dB7E&"f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XfFZ;ul ?U]/4] 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
yi3@-
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'z\K0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T!o 4k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rt5UT~ 最后的布局是:
~:."BA Add
=4
&/Pr / \
h3.wR]ut Divide 5
pmAir: / \
K /h9x9^ _1 3
jp2AU,Cl 似乎一切都解决了?不。
AF5.gk= 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。
SGMLs'D 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。
9viQ<}K< 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:
r=dFk?8XbC 8Z>ZjNG template < typename Right >
uY;-x~Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7SE=otZ> Right & rt) const
~SkdP7 ) {
IMzhEm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LQSno)OZ }
EAq/Yw2$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LV{a^!f`y 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。
?\:ysTVu 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。
j'i-XIs 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。
sbOa]
5] 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。
[#H$@g|CT 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?
@W|}|V5 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:
HUurDgRi] @Nb&f<+gi template < class Action >
{ hUbK+dKZ class picker : public Action
Qh-k[w0 {
$~4ZuV% public :
Nko;I?Fn picker( const Action & act) : Action(act) {}
Rxld$@~-(] // all the operator overloaded
ZWW:-3 } ;
Y'kD_T`f, pDD0 QO 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。
[vpZ 3; 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:
@AL,@P/9= ^1U2&S template < typename Right >
V0R;q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6sl*Ko[ {
Vin d\yvM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,%X~/V }
X\\WQxj ;<%~g8:XL Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C\UD0r'p? 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。
mfLS</A .EGZv(rz& template < typename T > struct picker_maker
tsq]QTA* {
^<xpp.eY typedef picker < constant_t < T > > result;
\}t(g}7T } ;
GOHRBV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JI5?,
)-St {
^lB'7#7 typedef picker < T > result;
XXacWdh \ } ;
(`gqLPx[ ;ej;<7+ 下面总的结构就有了:
/AWV@' 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。
:*TfGV 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。
xtN%v0ZZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v]gJ 7x 至此链式操作完美实现。
P5Ms
X~mT l"!.aIY"e yef@V2Z+ 七. 问题3
`p9h$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。
[-_u{j m6Q lIdl template < typename T1, typename T2 >
oUR'gc : ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(Ac
'}O {
ZVE q{x1Zc return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o
<8L,u(U }
$zq`hI!1 9)s=%dL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
"YHqls} c Z6SM7?d template < typename T1, typename T2 >
z^S=ji U++ struct result_2
30g-J(Zg {
)Z0pU\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V3K
} ;
`TKe+oS) a/X@5kr{ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
LnvC{#TFO 这个差事就留给了holder自己。
fLAOA9 JC}y{R8 jR\&2;T template < int Order >
gO4`e(W class holder;
Z1u{.^~ ^z template <>
8$-(% class holder < 1 >
828E^Q"< {
zCj]mH`es' public :
%7pT\8E5 template < typename T >
>Rs:Fw|jro struct result_1
c&IIqT@Gb0 {
>V@-tT"^: typedef T & result;
XJDp%B } ;
[Hy0j* template < typename T1, typename T2 >
u!?.vx<qy struct result_2
5E?{>1 {
,*8}TIS(s typedef T1 & result;
yb56nd } ;
$S|bD$e template < typename T >
|2AK~t|t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j%Y`2Ra {
V9NE kS return (T & )r;
#, W7N_mt }
0Pu$1Fp template < typename T1, typename T2 >
3D[IZ^%VtM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`omZ'n) {
*xA&t)z(i return (T1 & )r1;
xRq|W4ay }
B<J}YN } ;
^aN;M\ ?SRG;G1 template <>
f"q='B9_T\ class holder < 2 >
Wd?(B4{ {
?kX$Y{M} public :
4a00-y=' template < typename T >
i5w struct result_1
]re1$W#* {
)t{?7wy typedef T & result;
L0Bcx|)"$` } ;
h)7{Cj template < typename T1, typename T2 >
;'NB6[x struct result_2
%fnL {
6%~ Z^>`N typedef T2 & result;
q3TAWNzI0 } ;
3qE2mYK template < typename T >
eaCv8zdX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1|l'oTAA {
Y` Oz\W return (T & )r;
c#|!^gjf }
XzgJ@ template < typename T1, typename T2 >
<Qu]m.z[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q+5g+9 {
^.aFns{wv return (T2 & )r2;
C,Q>OkSc }
yt}Ve6 m } ;
"C&l7K;bp [U.3rcT"N zMxHJNQ\D 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> >。
wZ6LiYiHl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
URdCV{@42 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Lqq
RuKi ;D&FZ|`(u return l(i, j) = r(i, j);
[Nbs{f^J= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vx62u29m |RS9N_eRt return ( int & )i;
+KgLe> -} return ( int & )j;
FY+0r67] 最后执行i = j;
w4P?2-kB 可见,参数被正确的选择了。
.w/w]
Eq Q^>"AhOiU rg64f'+Eug X*hY?'Rp YAQ]2<H 八. 中期总结
yaza 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:
P~`gWGC} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@?lmho? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]Qm$S5tU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
XFKe6: 3cfW|J w=H GcaLP*%>B 35;|r }7&.FV" 九. 简化
k/o"E 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
EKo!vieG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_b|mSo,{Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
j>Wb$p6S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
cu*8,*FU +-*/&|^等
6RV42r^pf 2. 返回引用。
A?V}$PTlx =,各种复合赋值等
6U~AKq"+f 3. 返回固定类型。
67/J sL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z>
Jm 4. 原样返回。
CAg~K[ operator,
{~q"Y]? 5. 返回解引用的类型。
_W]R|kYl$' operator*(单目)
dZ}gf}.v 6. 返回地址。
t 66Cx operator&(单目)
g<U\7Vp\1 7. 下表访问返回类型。
NU[{ANbl operator[]
._'AJhU$0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z,dh?%H>X operator<<和operator>>
hS&3D6Gt @
=g
Px OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
U[7 &
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Sv3O${B| w3l2u1u template < typename Left >
m#6RJbEz struct value_return
*g7BR`Bt]z {
Y\s ge template < typename T >
EMy>X struct result_1
@'n075)h {
/c2|
*"@X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
JC6?*R } ;
d8D0 28d "[h9hoN template < typename T1, typename T2 >
t Sibzl~ struct result_2
"y~tAg {
R|&jvG=| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
H.ha}0J } ;
g{PEplk } ;
E$O-\)wY0 -YvnX0j+ !UHWCJ<
<w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x -;tV=E} n vzk P{ 下面我们来剥离functor中的operator()
,GOH8h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
EPeKg{w ($QQuM= return l(t) op r(t)
RZMR2fP% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Iu"7 return op l(t)
#BtJo: return op l(t1, t2)
ri.}G return l(t) op
phCItN; return l(t1, t2) op
V[DiN~H return l(t)[r(t)]
[G!#y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lo!^h]iE ! ;Aqj$ x 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:
>lPWji'4; 单目: return f(l(t), r(t));
(8"advc6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_(7f0p 双目: return f(l(t));
jxc^OsYj return f(l(t1, t2));
_:+hB9n s 下面就是f的实现,以operator/为例
p~Wy`g- L(RI4d struct meta_divide
W kP`qD3 {
L2\<iJA}c template < typename T1, typename T2 >
+H{TV#+r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
q4MR9ig1E_ {
{,NF'x4$ return t1 / t2;
[?>\] }
s5s'[< } ;
-v %n@8p px${
"K< 这个工作可以让宏来做:
.9NYa |+0 n2A
;
`= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k\76`!B template < typename T1, typename T2 > \
}G/!9Zq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
UaCfXTG 以后可以直接用
<aQ<Wy=\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
RCqd2$K"J+ 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
A3mvd-k (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。。。)
?3
S{>+' )4#YS$B$@) )JrG`CvdU 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-hR EO \s?8}k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jK-b#h.gL class unary_op : public Rettype
C'7DG\pr {
r'(*# Left l;
`92P~Y~`W public :
c_4K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rnyXMt.q ;rRV=$y template < typename T >
38mC+%iC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q6'Q-e) {
!8e;3W return FuncType::execute(l(t));
~ &<Ls }
}el7@Gv Xj9\:M- template < typename T1, typename T2 >
a[_IG-l|i4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uG$*DeZti {
$\+x7"pI return FuncType::execute(l(t1, t2));
+ 70x0z2 }
\Up~"q>Kb } ;
b4qMTRnv YP
Qix S6g_$Q7 同样还可以申明一个binary_op
?$K.*])e YK\pV'&+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j1rR3)oP class binary_op : public Rettype
q|{z9V< {
,!40\"A Left l;
/\{emE\] Right r;
?9;CC]D public :
lc8g$Xw3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%*NED zy ff;~k?L template < typename T >
P;`Awp? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jF-:e;- {
9}wI@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
43 vF(<r&f }
..kFn!5(g ]Cs=EZr template < typename T1, typename T2 >
%VGW]!QR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ld
0*)rI# {
Lf)JO|o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d#OAM;0}5 }
d_,Ql708f } ;
+%f6{&q$ ;W T<] f^-ot@w 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
;F|#m,2Q- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
riL|B3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
KL6B!B{; 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。
2!6E~<~HC 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d>?C?F 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。。。
9Fy'L#% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
le'
Kp
V
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)
OwT _W)$ 下面是修改过的unary_op
,CI-IR2 a>6D3n
W template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q6HghG class unary_op
A%2B3@1'q {
HC}vO0X4 Left l;
\HIBnkj)3n 1c{m
rsB public :
}N}Js* 2-DG6\QX| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U)xebU.!S }hsNsQ template < typename T >
DZ @B9<Zz{ struct result_1
dk^jv + {
et/:vLl13 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<(@Z#%O9) } ;
i\_LLXc Dw/vXyZ template < typename T1, typename T2 >
Ims? struct result_2
rFGPS%STS {
k33\;9@k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Zf1
uK(6X } ;
*;)O'| ZH|q#<{l template < typename T1, typename T2 >
2{.g7bO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yj'9|4%+| {
I-}ms return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[-VK!9pQ }
$ OG){'X ,oUzaEX template < typename T >
B~E">}=! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@dk-+YxG {
h
(q,T$7W return OpClass::execute(lt(t));
+SF+$^T }
'#yqw% 4#}aLP } ;
er5!ne UOFb.FRP> mI5J]hk 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
;:_AOb31N 好啦,现在才真正完美了。
J;NIa[a 现在在picker里面就可以这么添加了:
KJV8y"^=Q tT!'qL.* template < typename Right >
[|ZFei)r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"0uM%*2 {
]\KVA)\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
tewp-MKA }
<$yA* 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。
`u}_O(A1pA mZ2CGOR :{N*Z }] 6`7tTn?n "T_9_6tH 十. bind
a7c`[ 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。
/='0W3+o*L 先来分析一下一段例子
,@c1X: *1Bq>h: tVO}{[U} int foo( int x, int y) { return x - y;}
z
&Xl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$1"gFg bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L /:^;j`c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
faDS!E' + 我们来写个简单的。
NuPlrCy; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
n<bU' n 对于函数对象类的版本:
jan}}7Dly 41Z@_J|& template < typename Func >
,|d9lK`" P struct functor_trait
_Iminet {
iMJt8sd typedef typename Func::result_type result_type;
l99Lxgx= } ;
b6
%m*~ 对于无参数函数的版本:
NdRcA _,!0_\+i template < typename Ret >
e2v`
struct functor_trait < Ret ( * )() >
{daX?N|V {
+HBizJ9K typedef Ret result_type;
L~-/'+ } ;
pDZewb&cA 对于单参数函数的版本:
m_*wqNFA6 7bk77`qWr template < typename Ret, typename V1 >
uDie205 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`v!.
,Yr {
wv\K typedef Ret result_type;
p~@,zetS } ;
h\UKm|BZ 对于双参数函数的版本:
L4Zt4Yuw ~w3u(X$m" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mP&\? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
CdF;0A9.3 {
tO{{ci$-T typedef Ret result_type;
!h4T3sO } ;
mA{?E9W 等等。。。
udqrHR5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TG}owG]] y62f{ks_/ template < typename Func >
sJ|pR=g)! struct func_return
n!4\w>h {
yf9"Rc~+ template < typename T >
^T!Zz"/: struct result_1
,_u7@Ix {
I8? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.p!
DVQ"a } ;
YK)m6zW5 gMI%!Y template < typename T1, typename T2 >
}yK7LooM struct result_2
x6`mv8~9Db {
wx*?@f>u^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q"dq_8\`U } ;
It[51NMal } ;
c'i5,\ #X gSwV:hm UqI #F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7S}0Kuk) VkFh(Br<{ template < typename Func, typename aPicker >
a2B71 RT~ class binder_1
q13fmK(n-5 {
-*'
?D@l Func fn;
%`C*8fc& aPicker pk;
BQ0?B*yqd public :
>8_y-74 7A\` template < typename T >
o6MFMA+vi struct result_1
3W7^,ir {
:awkhx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OP1`!P y } ;
^$: w QFx3N% template < typename T1, typename T2 >
QT,T5Q%JP: struct result_2
d$3rcH1 {
h p|v?3( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QEs$9a5TE } ;
T&_&l;syA #gQn3.PX+y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ByY2KJ7 RqTO3Kf template < typename T >
8TFQ%jv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5`.CzQVb {
JJd qdX; return fn(pk(t));
RRt(%Wm* }
&YXJ{<s template < typename T1, typename T2 >
"tCTkog3] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`MVqd16Y {
G x[ZHpy; return fn(pk(t1, t2));
aj`&ca8 }
P~trxp=k } ;
rw'+2\ '(5GRI< GM6,LzH 一目了然不是么?
ELCNf 最后实现bind
3%+~"4& "Au4&Fu KrpIH6 template < typename Func, typename aPicker >
*&I>3;~%^} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ljd`)+`D {
|/gt;H~:
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
eB5>uKa }
J{ju3jo 4f\NtQ) 2个以上参数的bind可以同理实现。
W'@|ob 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-^I! C bp?5GU&Uy 十一. phoenix
ln82pQD2Y~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EH|+S <c}@lj-j for_each(v.begin(), v.end(),
v1:.t (
+yP!7] do_
uxf,95<g) [
$.jGO! cout << _1 << " , "
X+;[Gc}(W ]
?Zb+xN KJ( .while_( -- _1),
dQj/Sr cout << var( " \n " )
i5}Z k r )
DO:,PZX );
J9mK9{#q <T_3s\ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
bTD?uX!^@ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
cT'Bp)a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XGSFG~d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
072C!F IA` voO$ 8TP$ ?8l template < typename Cond, typename Actor >
AY/.vyS class do_while
vXDs/,`r {
7S{qo&j' Cond cd;
L"bJ#0m Actor act;
|owr?tC public :
a4,V(Hlm template < typename T >
i|^Q{3?o# struct result_1
!UT'4Fs {
;@ePu typedef int result_type;
c| ?(> } ;
~tp]a]yV uos8Mav{E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]@$^Ju, cLZ D\1Mt template < typename T >
P=n_wE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yqs=jTq`{ {
c<$<n do
*igmi9A {
T3{O+aRt act(t);
TWRP|i!i }
z0 9Gp}^; while (cd(t));
oV%:XuywT return 0 ;
VExhN'; }
B(W~]i } ;
Uc
tlE>X` +dCDk* /m 0/Q_%
: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\jC) ;mk 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。
9lYKG^#D 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。
{W,5]- 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。
&BPYlfB1 下面就是产生这个functor的类:
d1D
f`
DN2 ]Y' s>>&3jfM template < typename Actor >
(e7!p=D class do_while_actor
d {!P
c< {
, /.@([C Actor act;
Q#p)?:o/ public :
*wTX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W3.[d->X !K-1tp$ template < typename Cond >
$nE{%?n-# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=0cTct6\ } ;
OR@
67Y 9kD#'BxC ^)dsi 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CPJ<A,V 最后,是那个do_
doanTF4Da |=}+%>y_ &ivU4rEG class do_while_invoker
>#G%2Vp {
lM\dK)p21O public :
WESD^FK template < typename Actor >
bsQ'kBD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
NljpkeX' {
(ks>F=vk* return do_while_actor < Actor > (act);
I*-\u }
8&@=Anc&q } do_;
m^ xTV-#l@ e)e(f"t6Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qR@ESJ_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Lvf<g}?4 最后来说说怎么处理break和continue
Z[@ i/. I 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。
t utk*|S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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