一. 什么是Lambda
:6%wVy5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
XZ}]H_, n 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,
K&\xbT 8|HuxE r. :LZEr +%oXPG? class filler
]~GwZB'M {
)} tI8 public :
oBpHmMzA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h#B%'9r } ;
,A4v|]kq] '0lX;z1 3Oy?_a$ 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:
]*D=^kA0[ COZ<^*=A#p ;&oS=6$ P|l62!m< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I^emH+!MW j!F5gP-l [}|x@
v9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
b:SjJA,HM nd}[X[ay w9G (^jS6 =#
<!s! 二. 战前分析
JgEPzHgx 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。
">@]{e* 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
`O5wM\Z 0NL~2Qf_4 C|*U)#3:F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W9+H/T7! /* --------------------------------------------- */
I r]#u]Ap vector < int *> vp( 10 );
OWx-I\: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j]Kpwf<NS /* --------------------------------------------- */
3MH9%*w'0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Zi/tax9C /* --------------------------------------------- */
u$O`
\= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~=67#&(R /* --------------------------------------------- */
bnIl@0Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H`d595<=i; /* --------------------------------------------- */
m:SG1m_6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zk#"n&u0 r~nD%H:}P i&= I5$ Pqu]?X 看了之后,我们可以思考一些问题:
> mk>VM 1._1, _2是什么?
(E[c-1s 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。
:#7"SEud} 2._1 = 1是在做什么?
6?i]oy^X]p 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。
<n? cRk'. 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。
'{*{ _UI*W&* j*Uz.q? 三. 动工
69N/_V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3CcCcZ9I h}0}g]IUx fqpbsM;M] 5nF46c template < typename T >
+Np[m$Z* class assignment
![1+=F! {
'o}v{f T value;
P|j|0o,8p public :
v]{F.N assignment( const T & v) : value(v) {}
vxE#6 template < typename T2 >
`xv2,Z9< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UI2TW)^2 } ;
08czP-)OZ MD|T4PPz,} GBeWF-`B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*uW l 804 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7qsu0 .[d 2~`vV'K w.X MyHj 1V
,Mk#_ class holder
7M8oI.?C| {
/|s~X@%K public :
27J!oin$ template < typename T >
;z2\ Q$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
?qC6p|H {
W>#[a %R return assignment < T > (t);
#
RoJD:9 }
Eqizx~e qq } ;
pKZRgA#kN }Wlm#t Lh@0|k 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:
=-bGH
)_C+\K* static holder _1;
qTZ\;[CrP" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
amTeTo]Tg ml,FBBGq|- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u}r> ?/V! 而不用手动写一个函数对象。
@6lw_E_5 epN!+(v JkShtLEr 2NMg+Lt8v 四. 问题分析
p~'iK4[&6 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。
>V%lA3 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。
~ECIL7, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=e)t,YVm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pq"Z,9,F% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*c<6 Er>s OI^??joQ 五. 问题1:一致性
^ YOCHXg 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?|
!),eEy 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v*";A t]IHQ8 struct holder
y`,;m#frT {
jFDVd;#CS //
I=[Ir8}; template < typename T >
9| g]M:{ T & operator ()( const T & r) const
DHq#beN {
l*>,K2F return (T & )r;
@>fsg-| }
*"nN To } ;
u4#YZOiY)A 6o0}7T%6 这样的话assignment也必须相应改动:
K/iFB :
E`78 template < typename Left, typename Right >
38GkV.e}$ class assignment
\wV^uS {
O=[Q>\p Left l;
N_^PoX935O Right r;
["fUSQ public :
tVv/G~( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G! Y
l0Zr template < typename T2 >
,&~-Sq)~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%*zV&H } ;
q4ttmL8 :5sjF:@ 同时,holder的operator=也需要改动:
g#k@R'7E \ 5.nr*5 template < typename T >
)n6,uTlOw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
EQWRfx?d {
<z#.J] return assignment < holder, T > ( * this , t);
z]2MR2W@X }
Oq^t[X' Z9G4in8 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。
G|oO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G} f9:G O3V.4tp return l(rhs) = r;
ZO!h!2* 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。
(%c&Km7K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Gf
+>AjU' 4bCA"QM[[ template < typename Tp >
4_D
*xW class constant_t
/Y=_EOS {
s3Wjhw/ const Tp t;
j0=F__H#@ public :
m@Dra2Cv'@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
o~<jayqU template < typename T >
D<hX%VJ%M const Tp & operator ()( const T & r) const
4.Q[Tu {
<.#jp([W> return t;
\gu8 ~zK }
H:EK&$sU } ;
w&@zJ [ &pf"35ll 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6oa>\PDy 下面就可以修改holder的operator=了
G4U0|^(h 2Wg:eh template < typename T >
#zv&h`gY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sib/~j {
{qGXv@
I6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
rd>>=~vx=/ }
\2!. ?V}ub>J/= 同时也要修改assignment的operator()
-X_\3J _&(L{cFx6 template < typename T2 >
IL:[0q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Oq$-*N 现在代码看起来就很一致了。
6.9C4 ^q_wtuQ 六. 问题2:链式操作
EKO~\d 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dt@~8kS 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。
NT2XG&$W> 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
k.7!)jL7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
)Z/$;7]# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
y #C9@C ]c v/dY# template < typename T >
nrA 4N1 struct result_1
:f:&B8 {
lI%RdA[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Wy\^} } ;
BL~#-Mm<|l yZ!~m3Q 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:
qRgFVX+vc w:9`R<L template < typename T >
ck%.D%= struct ref
xbxzB<yL {
{Mj- $G" typedef T & reference;
:IU<A G6 } ;
}9^'etD template < typename T >
VFM!K$_ struct ref < T &>
AFM+`{Cq {
{0lu>?< typedef T & reference;
Q>$lf.) } ;
1ni72iz\ FA>.1EI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n&o"RE 0~0 J5{ template < typename T >
2D:,( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
HL]J=Gh {
`\|@w@f|; return l(t) = r(t);
p^}`^>OL }
i#^YQCy 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。
GLESngAl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.#Nf0 `mW~ {)x 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
NV-l9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E24SD' |) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
q.<)0nk +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/P-#y@I 最后的布局是:
l.]wBH#RS Add
T{^ P / \
.I EHjy\+ Divide 5
z .\r7 / \
]b]J)dDI _1 3
glc<(V 似乎一切都解决了?不。
?{}P#sn 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。
=-~))!( 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。
{}8C/4iP 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:
6]Q#4 { `Z~T&}~T template < typename Right >
<"6\\#}VG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[3qH?2& Right & rt) const
IiRQ-,t1 {
sV-PR] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
63%V_B| }
5-ED\- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{tl{j1d| 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。
]cv|dc= 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。
B6;>V`! 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。
d(XOZF 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。
_&\'Va$ 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?
QcX\z\'vg 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:
,Y6]x^W 7sQHz.4 template < class Action >
~4Gc~ " class picker : public Action
jUKMDlH {
'(C+qwdRv public :
t2vm&jk picker( const Action & act) : Action(act) {}
Y>/_A%vQU // all the operator overloaded
x7<NaMK\ } ;
AG}j'
BfCM\ij 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。
`L 1+j 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:
N8df1>mW aNY-F)XWa template < typename Right >
ykJ+LS{+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ybsw{[X>M {
%7 yQ0'P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,u^{zYoW }
v4Rci^ 8 9B;WjXSe Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
M*qE)dZjS 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。
n*ShYsc 3) d}3w { template < typename T > struct picker_maker
wu
eDedz\ {
n{<}<SVY typedef picker < constant_t < T > > result;
5,oLl {S' } ;
A?lR[`'u\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
G1w$lc {
gm,AH85 typedef picker < T > result;
ubfh4 } ;
^^7@khmNl mD.6cV 下面总的结构就有了:
0>BI[x@ 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。
$#+D:W)az picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
7g]mrI@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8x)i{>#i 至此链式操作完美实现。
"_LqIW1 MZX)znO 0;T7fKj 七. 问题3
yA"?Hv \o; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6{^\7` +D4m@O template < typename T1, typename T2 >
qD\9h`a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1$Q[%9 {
%i/|}K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q:Pp'[ RK }
-6I*k |%8T $z*"@ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
axt;}8 ]S]W|m7=.Z template < typename T1, typename T2 >
jUNt4 struct result_2
](Wa:U}Xs {
l3ogMRq@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Kw;gQk~R! } ;
u6?9#L( *S.FM.r 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
E9I08AODS 这个差事就留给了holder自己。
2cQ~$ rjWtioZEa r,.j^a template < int Order >
K-\wx5#l/ class holder;
b?KdR5 template <>
hp/pm6 class holder < 1 >
b\H&E{Gn|x {
F.aG7 public :
N0^SWA|S template < typename T >
jlF3LK)9q struct result_1
+aEm]=3 {
$
-<(geI typedef T & result;
j7Y7&x" } ;
v!ai_d^ template < typename T1, typename T2 >
fU
;H struct result_2
%JiF269 {
CP;<B1 typedef T1 & result;
WHv6E!^\_ } ;
X[tB ^` template < typename T >
#[x*0K-h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fVY I {
G8__6v~ return (T & )r;
SE' |||B }
DMsqTB` template < typename T1, typename T2 >
!e<2o2~. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z8"1*V {
ReM]I<WuY return (T1 & )r1;
v9r.w- }
:;hg :Q: } ;
[sk n9$ ({C[RsY=6 template <>
p.8 class holder < 2 >
[kN_b<Pc, {
8'zl\:@N public :
O/Hj-u6&A template < typename T >
NkNFx<9T struct result_1
z\UXnRL {
.-T P1C typedef T & result;
|:#Ug } ;
GXD<X_[ template < typename T1, typename T2 >
sUc[!S:/ struct result_2
R\7r!38 {
^{=UKf{ typedef T2 & result;
V[*>}XQER } ;
"62g!e}!c template < typename T >
.5s58Hcg, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D]"W|.6@ {
pL[3,.@WA return (T & )r;
$G)HU6hF* }
*My9r.F5o template < typename T1, typename T2 >
d
oEuKT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yFmy {
o^(I+ <el return (T2 & )r2;
uK(]@H7~!c }
n CX{tqy } ;
eXnSH$uI $,/E"G` wy:Gy9\ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'-N5F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H?Sv6W.~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<>f;g"qS O:rfDO return l(i, j) = r(i, j);
{j`8XWLZZN 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L;M@] s1::\&`za return ( int & )i;
)i:*r8*~ return ( int & )j;
k\SqDmv 最后执行i = j;
UNiK6h_% 可见,参数被正确的选择了。
:5j+^/ ZQKo ]Kdr pT~3<
, H}G 9gi :8/ 6dx@Y( 八. 中期总结
(=WYi~2v 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
F|m &n& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
YCb|eS^u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=Gzs+6A8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S~fP$L5
[tt{wl"E ??.aLeF& 8`)* ?Q9~ 0n2H7}Uq Gukvd6-g9b 九. 简化
Srmr`[i 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。
' ,]Aj!q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V{q*hQd_3 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:
DOFW"Sp E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
i={4rZOD^ +-*/&|^等
ZDp^k{AN9a 2. 返回引用。
q&9]4j =,各种复合赋值等
"bRjY?D 3. 返回固定类型。
LQ%QFfC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
E.Th}+ 4. 原样返回。
$vO<v<I'Gb operator,
#m<uG5l` 5. 返回解引用的类型。
'4#NVXVQm operator*(单目)
)jUPMIo 6. 返回地址。
[ypE[ operator&(单目)
*$R9'Yo}F 7. 下表访问返回类型。
c1FSQ
m81 operator[]
_](y<O^9yO 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b5]<!~Fv:` operator<<和operator>>
b~ *iL!< Zon7G6s9` 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。
<zTz/Hk` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=a=:+q g nr&| template < typename Left >
wexX|B^u struct value_return
[Rq|;p {
II _CT= template < typename T >
>+;}"J struct result_1
XI$W {
*Od?>z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f9Xa}* } ;
[X]hb7-&
~fL`aU& template < typename T1, typename T2 >
z!b:|*m]w struct result_2
%1#|>^ {
dD39?K/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8tjWVo } ;
bxL'k/Y$ } ;
NPO!J^^ EFI!b60mc gG.+3= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xfX|AC %q eNC\6N 下面我们来剥离functor中的operator()
o2$A2L9P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
OKau3T] Y^d#8^cP return l(t) op r(t)
'
i5}`\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
bcuUej: return op l(t)
VFnxj52< return op l(t1, t2)
C{t}q*fG
5 return l(t) op
Oi~Dio_? return l(t1, t2) op
G[>CBh5 return l(t)[r(t)]
(yuOY/~k/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|cuKC \ @~7au9.V=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:
=2rdbq6R 单目: return f(l(t), r(t));
@Ss W return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v;?W|kJ.u 双目: return f(l(t));
$Fc}K+ return f(l(t1, t2));
pON#r 下面就是f的实现,以operator/为例
-%>Tjo@Bn qSD`S1'2; struct meta_divide
A/lznBHR {
_*sd# template < typename T1, typename T2 >
n[i:$! , static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[GK##z'5 {
v&9:Wd*Iz' return t1 / t2;
W:w SM* }
k+i0@G'C( } ;
NaQ~iY? OaoHN& " 这个工作可以让宏来做:
\f Kn} ]kG ei1;@k/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b"td]H3h template < typename T1, typename T2 > \
n) HV:8j~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4XiQ8"C 以后可以直接用
%Y#W#G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q`z1ht
nf 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
fU%Mz\t (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。。。)
N;}X$b5Y @ ~K|ha26W bYhG`1,$-a 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
gth_Sz5!# zt|1tU: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tOk=m'aUK class unary_op : public Rettype
Abmi=]\bx {
@'hkU$N) Left l;
6Qz=g
t%I= public :
[?,+DY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#\xy,C'Y 3FO-9H template < typename T >
,|zwY~lt5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4pcIH5)z {
u~'_Uqp return FuncType::execute(l(t));
,}>b\(Lk }
d:]ZFk_* uz3 ?c6b template < typename T1, typename T2 >
QJx<1# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#!yX2lR {
.p'McCV= return FuncType::execute(l(t1, t2));
[;D1O;c'W. }
W_/$H_04+ } ;
37tJ6R6[ YF;2jl Nm 4@ny%_/ 同样还可以申明一个binary_op
J=O_nup6C [V;u7Z\r- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W5Jb5 class binary_op : public Rettype
$Grk{]nT {
I>-1kFma; Left l;
SD:Bw0gzrI Right r;
.K#'
Fec public :
2Mw` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hHOx ] JV!F< template < typename T >
EQHCw<e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G-vkkNj%e {
+^rt48${ y return FuncType::execute(l(t), r(t));
(Nf!E[}Z }
wYv++<
z %(\et%[] template < typename T1, typename T2 >
K}whqe]j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sVnpO$ {
Eh9{n,5- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
l
u{6 }
M4d4b } ;
-"2%+S{ t|UM2h n5fc_N/8O= 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
nU2w\(3| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
K[9P{0hA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{e[~1]j3 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。
o> 1+m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[8WG 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。。。
CX5>/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
A*]sN8 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)
JRtDjZ4> 下面是修改过的unary_op
z<.6jx@ uS xldc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\x8'K class unary_op
Gch3|e {
DsHm,dZ Left l;
x IL]Y7HWM Qk.[# public :
9!Fg1h= S1i~r+jf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@'J[T: e #%z@yg template < typename T >
7$"5qJ{ s struct result_1
#Qu|9Q[QH {
+ul.P)1J6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,C'mE''x } ;
G{a_\'7 es$<Vkbp template < typename T1, typename T2 >
|Ur$H!oe?' struct result_2
]<_v;Q<t {
s|:j~>53 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bWZzb& } ;
eQ=6< ^KZ R?2T0^0 template < typename T1, typename T2 >
iYr*0:M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]==S?_.B3n {
{'?PGk%v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y]ya.YG }
*44E'Dxv O%} hNTS" template < typename T >
@<
0c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S'IQbHz* {
5~i}!n return OpClass::execute(lt(t));
3#`Sk`z< }
Te>m9Pav sA,2gbW } ;
Z =*h9,MY J$yJ2G ?y~"\iP 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
`;s#/ `c|/ 好啦,现在才真正完美了。
S=`#X,Wo 现在在picker里面就可以这么添加了:
r!p:73L8 "3Ckc"G@ template < typename Right >
R\u5!M$:: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Dv=pX.Z+ {
XpT~]q} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*OY
Nx4 k }
(Ii+}Mfp 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。
e{ZS"e`!
X;dUlSi Xh*NuHH Uee$5a>( zhI"++ 十. bind
~8lB#NuN 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
m{rsjdnA 先来分析一下一段例子
#\3X;{ ev5m(wR 0P4g6t}e int foo( int x, int y) { return x - y;}
N8{
8 a bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)gxZ &n6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}};AV)}J 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
R, UYwI 我们来写个简单的。
ebf/cCh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F||oSJrI 对于函数对象类的版本:
cB 1NN< >Qs{LEsLb template < typename Func >
s)kr=zdyo struct functor_trait
8iUKG {
?T>)7Y) typedef typename Func::result_type result_type;
,Y0qGsV } ;
zi+NQOhR 对于无参数函数的版本:
/t _QA &^F'ME template < typename Ret >
p{O@ts: struct functor_trait < Ret ( * )() >
%/%TR@/ {
`_pVwa<@w typedef Ret result_type;
]/?$DNjCc } ;
2-@z-XKn 对于单参数函数的版本:
F@-8J?Hl: 4{ED~w| template < typename Ret, typename V1 >
:io[9B [ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>q1rdq {
Y]"lcr} typedef Ret result_type;
tAS[T9B } ;
-N1X=4/fg 对于双参数函数的版本:
"1-z'TV= S2~im?^21 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_j\8u`^n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
AXPdgo6 {
PED5>90 typedef Ret result_type;
X[1w(d U[ } ;
##yH*{/& 等等。。。
zQsW*)L 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RnUud\T/ hJ*#t<.<P; template < typename Func >
>d^DN;p struct func_return
dPF*G$ {
_#6*C%a x template < typename T >
6'1Lu1w struct result_1
R"O,2+@<. {
'6f)^DYA'? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Zy^ wS1io } ;
m/aA
q8 OC Wyp template < typename T1, typename T2 >
d'e\tO struct result_2
oSkvTK$&i {
1 o\COnt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~4`3p=$ } ;
%ERR^ } ;
z_nY>_L83* IMHt#M` X/A(8rvCr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
uP2Wy3`V KzLkT7,y+ template < typename Func, typename aPicker >
qXB5wDJg class binder_1
!+3nlG4cw {
ME'LZ"VT Func fn;
5DVSaI$ = aPicker pk;
zB#.EW public :
ePiZHqIsv/ c^}DBvG, template < typename T >
4siq struct result_1
ryt`yO {
_*u$U typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$NwPGy?% } ;
z v:o$2Z )W!\D/C+ template < typename T1, typename T2 >
7G
3e struct result_2
|:Lk lpdYe {
G$6mtw6[M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RtF!(gd } ;
{6HgKI Fz@U\\94z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\qB.>f"%p| -n6e;p] template < typename T >
UMlvu?u2p1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MQlGEJ {
>xIb|Yp)& return fn(pk(t));
*:Y9&s^6j }
c) _u^Dh template < typename T1, typename T2 >
8l>YpS*S^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rh6 e {
Ft?Yc 5 return fn(pk(t1, t2));
hF9y^Hx4 }
agnEYdM_ } ;
LBnlaH. hCB _g X@%4N< 一目了然不是么?
zTfl#% 最后实现bind
DfVSG1g 4\14HcTcK sxPvi0> template < typename Func, typename aPicker >
IgKrcpK#}? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MN_1^T5 {
Q@cYHFi~+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#[y2nK3zF }
])vqXjN6" 8hZc#b; 2个以上参数的bind可以同理实现。
8FgF6ip 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
r
['zp=9 /F}dC/W 十一. phoenix
'F7UnkKO| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
s"X0Jx} X92I==-w for_each(v.begin(), v.end(),
nC#SnyUO (
{"\pMY'7 do_
Fhs/<w- [
_`xhP-,`S cout << _1 << " , "
s~g]`/h$r ]
UDHMNubB .while_( -- _1),
#kAk
d-QY6 cout << var( " \n " )
?)e6:T( )
, 4@C % );
4YCuO% j/hm)*\io 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:
tCQf ` 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
X'usd$[. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
uo7[T*<Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"2`/mtMon L+0O=zJF 3IQ-2 X-- template < typename Cond, typename Actor >
9oVprd>%@ class do_while
pB,l t6 {
+(oExp(! Cond cd;
p
I@!2c:} Actor act;
,UneS public :
q5>!.v
template < typename T >
[`bA,)y" struct result_1
AnQUdU {
?r^>Vk} typedef int result_type;
*ub"!}$st } ;
c1g'l.XL
3 (_eM:H=e> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^1X
6DH` U6~79Hnt template < typename T >
(o1o);AO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D^A#C<Gs {
C40W@*6S2 do
T,v5cc:nO {
/.:&9 c act(t);
k~qZ^9QB~ }
q(}#{OO while (cd(t));
M[^EHa<i return 0 ;
? 1Uq ud }
*TYOsD**9 } ;
1#nY Z% l!%V&HJV
Ol*|J 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HvW6=d(# 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。
'.#3h$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。
b%e7rY2 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。
'PdUSv|lH 下面就是产生这个functor的类:
.a}!!\@ r%%< (sEZNo5 n template < typename Actor >
i^V3u class do_while_actor
fs*OR2YG7 {
+}NQ|y V Actor act;
zO3}c3D~q public :
[k7 ;^A5/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r[AqA &dJ\}O[r template < typename Cond >
3s Mmg` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\n0MqXs# } ;
%?!TqJT?{ Z+Ppd=||, p
i \SRDP 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qj,^"rp1: 最后,是那个do_
sKDL=c;?j JO\KTWtjO 5} 1qo7; class do_while_invoker
yz_xWx#9 {
^c:I]_Ww public :
;ZR^9%+y9 template < typename Actor >
|}<!O@<| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n)R[T.E)+ {
HkyN$1s return do_while_actor < Actor > (act);
P@Av/r }
CV* } do_;
2yndna- $ZnVs@:S 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G/V0Yn"" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/4,U@s)"/ 最后来说说怎么处理break和continue
pe-%`1iC0> 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。
XI;F=r}' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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