一. 什么是Lambda
e$ {Cf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;HbAk`\1A 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,
YZ0Jei8+- #?EmC]N7 48Z0aA~+ CDU$Gi class filler
%qqX-SF0C {
.~t.B!rVSB public :
{gwJ>]z"e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Xe7/ } ;
YA[\|I33 H!yqIh &@h(6 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
QlCs,bT VuWBWb?0Q R+y 9JE )D"E] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<UC_QPA\ {WoS&eL NP^j5|A*" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Oq3]ZUVa KJ;;825? `}Z`aK [Y_CRxa\u 二. 战前分析
hiQ #< 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
L6=`x a, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ydm2'aV U+FI^Xrt# _8I\! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u?B9zt%$-m /* --------------------------------------------- */
-)LiL vector < int *> vp( 10 );
o1zKns? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mW&hUPRx /* --------------------------------------------- */
z[~ph/^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gJC~$/2 /* --------------------------------------------- */
-L&%,% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
m#.N /* --------------------------------------------- */
vle`#c. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
r#X6jU /* --------------------------------------------- */
MGU%"7i'} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.L#U^H| iVe"iH ?|NMJQsa7 GI _.[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
}s++^uX6 1._1, _2是什么?
!5XH.DYq! 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
|%l&H/ 2._1 = 1是在做什么?
p]E \!/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'BOMFp7c Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
_(%;O:i me@xl} sm?V%NX& 三. 动工
'YTSakNJ} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
1@W*fVn /c:78@ J=sj+:GS Yw_^]:~ template < typename T >
mo()l8 class assignment
/fDXO;tN {
QopA'm T value;
')#!M\1,HQ public :
xh`4s assignment( const T & v) : value(v) {}
UOYhz. template < typename T2 >
V
krjs0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
gHmy?+) } ;
&cHA xker F+Q(^Nk UrJrvx 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
dp DPSI 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/k O
<o& 0n-S%e5 =Hf`yH\# &\>. j| class holder
RoYwZX~ {
Oz-;2 public :
6h9Hf$' template < typename T >
3EO:Uk5< assignment < T > operator = ( const T & t) const
"p\5:< {
tx_h1[qi return assignment < T > (t);
h=
Mmd }
'LW~_\ } ;
eB2a1<S&@ R.P|gk q'1
86L87 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:
"l[ c/q[ f{+n$Cos static holder _1;
g?OC-zw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7+;CA+; /k^!hI"4c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:&`,T.N.vK 而不用手动写一个函数对象。
u%b.#! PSREQK@}E
-?vII~a9y Bm4fdf#A] 四. 问题分析
SodYb 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ow2tfylV 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
;%B:1Z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
y)uxj-G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hA:RVeS{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O0RV>Ml'& .{,fb 五. 问题1:一致性
,0\Pr 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4D=^24f`0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A w"Y_S8. /ht-]Js$G struct holder
*Eg[@5;QA {
_MxKfah' //
4#Cm5xAt6 template < typename T >
4"~F T & operator ()( const T & r) const
Zg=jDPt} {
HIsB)W&%@ return (T & )r;
dh K<5E }
d<_#Q7]I4 } ;
LVe[N-K JxmFUheLt 这样的话assignment也必须相应改动:
4RL0@)0F |] cFsB#G template < typename Left, typename Right >
D*}_L
class assignment
mTgsvC {
05s{Z.aK Left l;
GD@|XwK){ Right r;
MHPh! public :
hp3
<HUU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hOj(*7__ template < typename T2 >
O/Mx$Q3re T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
JyDg=%-$2 } ;
R
q9(<'F ,-`A6ehg 同时,holder的operator=也需要改动:
^^(!>n6r^ d*R('0z{ template < typename T >
@XQItc< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8>AST, {
Gc,6;!+( return assignment < holder, T > ( * this , t);
-=4{X
R3 }
iCIU'yI Ye]-RN/W 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
[yx8?5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%_.
fEFy07 @FaK/lKK return l(rhs) = r;
s6(bTO. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
`G "&IQ8. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#u/5
nm s`I]>e template < typename Tp >
Btyp=wfN[ class constant_t
(-%1z_@Y {
2P,{`O1] const Tp t;
uWjEyxPv{ public :
XOT|: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H> Q
X?>j template < typename T >
b*TQKYT const Tp & operator ()( const T & r) const
`h='FJ/! {
;.{J>Q/U, return t;
l]~mB~ }
H: ]'r5sw } ;
fb?YDM 'cPE7uNT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!EOYqD 下面就可以修改holder的operator=了
JmF:8Q3H E-v^eMWX template < typename T >
IN?6~O
p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|Ng}ZLBM {
L "5;< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
M,dp; }
g=e~YM85 a\*_b2 ^n 同时也要修改assignment的operator()
G'{*guYU x:iLBYf template < typename T2 >
o}e]W, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{]Ec:6 现在代码看起来就很一致了。
guk{3<d:Jy X86r`} 六. 问题2:链式操作
ZZrvl4h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zbAyYMtEk
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Mz: "p. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
S!8q>d,%L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
UTVqoCHA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]N{jF$ z<OfSS_]R template < typename T >
GQ6~Si2 struct result_1
#'8'5b {
~n;U5hcB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O"9Or3w } ;
Bmv5yc+; Y*0j/91 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:
6kHuKxY, -\~HAnh template < typename T >
~;vt{pk struct ref
IVso/! {
{sF;R.P&r typedef T & reference;
AHet,N } ;
{r?+PQQ# template < typename T >
L0>7v struct ref < T &>
`{H!V~42 {
Ntlbn&lc;D typedef T & reference;
i|!W;2KL5 } ;
0?*":o30 d@ef+- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
OZ4% 6/ `>u^Pm
template < typename T >
oT i$@q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?0?+~0sI {
^?S lM return l(t) = r(t);
B4{F)Zb }
&
Tkl-{I 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#B5-3CwB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~\u~>mtchu rO]2we/B,4 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
juB /?'$~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
tN0? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E=]$nE]b +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Dop,_94G 最后的布局是:
WDF6.i ? Add
]F
srk / \
UV\&9>@L Divide 5
HXgf=R/$ / \
z6Zd/mt~x _1 3
$k^&
X
` 似乎一切都解决了?不。
=\gK<Xh 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^C~t)U 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
;aDYw [ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?i$MinK zcOG[- template < typename Right >
q OV$4[r assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VLC=>w\, Right & rt) const
22R
, {
>'v{o{k|C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"@L|Z6U( }
T1c&3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)<`/Aaie XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
BHR(B]EI 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
e#^vA$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。
wUH:l 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。
@6VkNe9 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?
*~^M_wej 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:
wp<f{^ et y<m}dW6[\ template < class Action >
a 1~@m[ class picker : public Action
LRPdA "Z {
B6U4>ZN public :
Q#pgl picker( const Action & act) : Action(act) {}
}@vf=jm> // all the operator overloaded
NW~`oc)NS } ;
.e|\Bf0P UQq Qim 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。
6t'vzcQs 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:
$u,
~183 <
;fI*km template < typename Right >
+@MG$*}Oz picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CJt(c,!z {
6JD~G\$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7@Xi*Azd }
gFnJDR %D>cY! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/\m>PcPa 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。
nBtKSNT#Q te+r.(p template < typename T > struct picker_maker
gP?.io9Oi {
" (yw(/ typedef picker < constant_t < T > > result;
p5#UH } ;
E2Ec`o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jBJ|%KM {
z`!f'I--! typedef picker < T > result;
0>yuB gh } ;
89ab?H}/ G3gEL)b* 下面总的结构就有了:
d+]/0J!c 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。
_FzAf5DO 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。
\1oN't. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O[ug7\cl+ 至此链式操作完美实现。
mBDzc(_\$' s$xm Ex5LhRe>= 七. 问题3
oA4<AJ2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
1(qL),F; ap[Q'=A` template < typename T1, typename T2 >
>Dq&[9,8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JxQGL{)
> {
gZ6tbp,X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zRgl`zREr }
Z(BZGO< M!
uE#| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
R!2E`^{Wl vpoJ{TPO
template < typename T1, typename T2 >
14yzGhA struct result_2
_aw49ag; {
oI x!?,1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yAu.=Eo7 } ;
?,
cI!c` j~O"=?7!O 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
0(+dXzcwM 这个差事就留给了holder自己。
9C:V i j!K{1s[.y EB8<!c ? template < int Order >
~Z5Wwp]a class holder;
TTo5"r9I8 template <>
[ip}f4K class holder < 1 >
TchByN6oN< {
|qtZb}"| public :
J+YoAf`hi template < typename T >
D3x
W?$Z struct result_1
rXVRX#Lh {
-!X\xA/KN typedef T & result;
Ee'wsL } ;
iM"L%6*I^ template < typename T1, typename T2 >
?A~a}bFZ struct result_2
v+
"9& {
+uMK_ds~ typedef T1 & result;
Q`BB@E } ;
cL:hjr" template < typename T >
3j w4#GW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G9h B p {
JjQ9AJ?-V return (T & )r;
Q=#Wk$1. }
1_z~<d
@?; template < typename T1, typename T2 >
o.])5i_HV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P*kC>lvSv {
o_PQ]1 return (T1 & )r1;
La\|Bwx }
^Kn:T`vB } ;
WP4"$W "\"sM{x template <>
@O)1Hnm class holder < 2 >
Yn8aTg[J {
>0I\w$L public :
$%"~.L4 template < typename T >
2UEjn>2 struct result_1
FyA0" {
r8Z}
mvLM typedef T & result;
e%KCcU } ;
Kj*$'(' template < typename T1, typename T2 >
YT)@&HaF struct result_2
N|asr, {
Hw~?%g:<S typedef T2 & result;
g
I4Rku } ;
Fd >epvR template < typename T >
w'<"5F` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S3?U-R^` {
9/6=[) return (T & )r;
I|)U>bV }
SaA-Krn template < typename T1, typename T2 >
|\SwZTr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lM[FT=M {
1^ y^b{ return (T2 & )r2;
W_h!Puj_ }
VHx:3G } ;
L*1yK* </|m^$v 1IWP~G 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> >。
aaFt=7(K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S &F 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@+!u{ w7yz4_:x^ return l(i, j) = r(i, j);
,\D*=5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IeGVLC 2g%p9-MO]I return ( int & )i;
$
1v'CT return ( int & )j;
F+?g0w[' 最后执行i = j;
NSQ#\:3:S 可见,参数被正确的选择了。
}Bn`0;] GqD_6cdh >+2gAO! OLyl.#J 3ULn ]jA 八. 中期总结
Ogp@! 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:
VU\{<j{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1ika' 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-Vx!( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!Bn,f2 y/!jC]!+c #>O>=#Q z#\YA]1 ]xN)>A2 GaLQ/V2R 九. 简化
I'%ASZ 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。
'Sjt*2blq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Y%@a~| 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:
vABUUAo!Jr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
zfm#yDf +-*/&|^等
x^/453Lk 2. 返回引用。
tz/NR/[ =,各种复合赋值等
/%i: (Ny 3. 返回固定类型。
#iP5@:!Wm~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+X!QH/ 8 4. 原样返回。
_Wgpk0 operator,
Bngvm9k3 5. 返回解引用的类型。
CL<m+dW%* operator*(单目)
kr>F=|R] 6. 返回地址。
31~Rs?~f( operator&(单目)
&E`=pe/e 7. 下表访问返回类型。
287)\FU;3 operator[]
jQ9i<-zc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
uui3jZ: operator<<和operator>>
,w0Io )G@/E^ySM 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。
MUvgmJsN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!r`/vQ# eWTbHF template < typename Left >
X"O^4MnvI struct value_return
Q7XlFjzcm {
{V5eHn9/Q' template < typename T >
<,I]=+A struct result_1
s:Io5C( {
y~;w`5;| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8&UwnEk< } ;
HR$;QHl~F <F-W fR template < typename T1, typename T2 >
C,nU.0 struct result_2
]%Z7wF</ {
pX]"^f1?O typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>0.a#-u^ } ;
?$ 0t @E } ;
8 ;o*c6+ l[M?"<Ot; lbiMB~rwI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y(*#0fJrTV .yb=I6D;<3 下面我们来剥离functor中的operator()
Kld#C51X f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tW}At nv_9Llh=z return l(t) op r(t)
OzS/J;[PO[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\I
#}R4z return op l(t)
W;!)Sj4<T! return op l(t1, t2)
vDcYz, return l(t) op
JFh_3r' return l(t1, t2) op
2~RG\JWTA return l(t)[r(t)]
.Fm@OQr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!TeI Jm/l R&9Q#n- 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:
OGn-~
#E 单目: return f(l(t), r(t));
4$_:a?9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J~k'b2(p3 双目: return f(l(t));
_ 68{
{. return f(l(t1, t2));
N=~aj7B% 下面就是f的实现,以operator/为例
.ly K
,p QB L| n+ struct meta_divide
iuS*Vw {
)T!3du:M template < typename T1, typename T2 >
l&oc/$&|[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
POt8G {
vbSycZ2M7 return t1 / t2;
o2W^!#]= }
eGj[%pk } ;
5Za%EaW%G #7|73&u( 这个工作可以让宏来做:
raCgctYVq D%!GY1wdn #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!FHm.E_> template < typename T1, typename T2 > \
c!dc`R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0*XCAnJ^_ 以后可以直接用
<zt124y-6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$#/f+kble 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
^F:Bj&0v[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
k`h#.B J ^!sIEL .vWwYG 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
c[X:vDUX vx}W.6C} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*5d6Q class unary_op : public Rettype
W?X3 :1c9: {
j-TRa,4bN Left l;
#gSLFM{p public :
<Xl/U^B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{W$K@vuV;? (fcJp)D template < typename T >
-)Of\4kx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E8"$vl&c] {
R/Z
zmb{ return FuncType::execute(l(t));
d34BJ< }
<#~n5W{l *^[j6 template < typename T1, typename T2 >
/a?qtRw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-~v1@ {
rceX|i>9n return FuncType::execute(l(t1, t2));
MZ"|Jn }
s"B+),Jod } ;
)%vnl~i! #dDM
"s lGpci 同样还可以申明一个binary_op
_kT{W] RJ OW#e : template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5[Uv%A?H#_ class binary_op : public Rettype
3 @%XR8ss {
<d~si^*\ch Left l;
yZkS
Right r;
{3!E8~ public :
t[o_!fmxZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a6!|#rt t4Pi <m:7 template < typename T >
e\r%"~v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?@CbaX~+K {
P(cy@P,D return FuncType::execute(l(t), r(t));
)W*A[c
2 }
p((a(Q/ -_ <z_IL\% template < typename T1, typename T2 >
qylI/,y{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ip!-~HNwJ {
y~^-I5!_ u return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$rm/{i_7 }
D|$Fw5!^k6 } ;
y_r(06"z1 (!%9# 9PdD =9HH 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
ziC%Q8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
CaR-Yk
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
IPf>9#L 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。
OJ r~iUr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Go(Td++HS 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。。。
i>e?$H,/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%S/?Ci 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
1P?|.W_^1 下面是修改过的unary_op
iTVZo?lVo T{)_vQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v?_L_{x;W class unary_op
(D0\uld9 {
1$H<Kjsm Left l;
8kT`5`}lB U1O8u -X public :
'OvM !RSJb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\3`r/,wY 33g$mUB template < typename T >
Lg{M<Q)4 struct result_1
}:57Ym)7w {
7 j6< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5bBCI\&sam } ;
yxAy1P;dX EB VG@ template < typename T1, typename T2 >
f+1@mGt struct result_2
?AK`M #M {
J4u>77I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[0vqm:P } ;
IKV!0-={!z 0o!mlaU# template < typename T1, typename T2 >
L~AU4Q0o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"SRS{-p0 {
aK/fZ$Qc return OpClass::execute(lt(t1, t2));
HoK+g_9~ }
/36gf %j.n^7i]^: template < typename T >
I-#7Oq:Np typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)D ~ 5 {
K&eT*JW> return OpClass::execute(lt(t));
aYn5AP'PH }
k-^le|n9 AEkjy h\ } ;
EjMVlZC> m`}mbm^ 5Dzf[V^]` 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
$ ^@fV=e 好啦,现在才真正完美了。
S=\cF,Zs 现在在picker里面就可以这么添加了:
D -d x#gZC1$Y template < typename Right >
nW}jTBu_K+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
hfw+n< {
QiK-|hFj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
F?[1m2 }
)F Nn 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。
CK1A$$gnz uehu\umt= /l_u $" Em !%3C1r U.X`z3q 十. bind
`][vaLd`Q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
h,n}=g+? 先来分析一下一段例子
.+kg1=s S`$%C=a. x-]:g&5T int foo( int x, int y) { return x - y;}
t+_\^Oa) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
t<ZBp0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;dPaWS1D
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。
U!NuiKaQ26 我们来写个简单的。
+(PUiiP'"v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[$;cjys 对于函数对象类的版本:
Q6D>(H#"0 ,H%[R+) template < typename Func >
{2YqEX-I* struct functor_trait
%}e['d h {
r8?p6E typedef typename Func::result_type result_type;
1wFW&|>1 } ;
S~)`{
\ 对于无参数函数的版本:
A*~G[KC3( n_Qua|R template < typename Ret >
X</Sl>[8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
ul#y'iY] {
+80bG(I_ typedef Ret result_type;
P;o{t } ;
JsNj!aeU% 对于单参数函数的版本:
qS9<_if2 D'vaK89\ template < typename Ret, typename V1 >
7B=VH r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zjh:jrv~ {
`a83bF35 typedef Ret result_type;
E*`PD<:)H } ;
%S%IW 对于双参数函数的版本:
Hi$R"O
( @6|<c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(xHu@l!] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i1XRBC9 {
#4./>}G typedef Ret result_type;
,
^K.J29 } ;
c?e-2Dp( 等等。。。
YoW)]n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
URs]S~tk ox%j_P9@: template < typename Func >
AH :uG# struct func_return
e4,SR(O> {
f;Oh"Yt template < typename T >
9TQVgkW struct result_1
|9=A"092{ {
&+&@;2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z|Oq7wzEH } ;
T- _)) rhcax%Cd template < typename T1, typename T2 >
5a'`%b{{ struct result_2
NLK1IH# {
i%[ gNh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*asv^aFpS } ;
iiQ
q112` } ;
%~x?C4L8 ah hl "~0`4lo:Xo 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-fk;Qq3O rR :ZTfJs" template < typename Func, typename aPicker >
tT>LOI_z class binder_1
%4),P(4N {
YI
?P@y Func fn;
NXFi* aPicker pk;
%~PcJhz public :
'/NpmNY:L w2UEU5% template < typename T >
*U,JQ struct result_1
NS2vA>n8R {
xYCJO(& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h?p_jI } ;
38D5vT)n E I(e3 template < typename T1, typename T2 >
n"T ^ struct result_2
tp}/>gU! {
cI'n[G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xi(1H1KN5B } ;
'fl< ac,. n)"JMzjQ< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-f&vH_eK !5(DU~S*@S template < typename T >
p|.5;)%| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<O
0Q]`i {
Rlk3AWl2u return fn(pk(t));
n
5R9<A^ }
oG1zPspL template < typename T1, typename T2 >
c>K]$;} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E&zf<Y {
#jW -&a return fn(pk(t1, t2));
I2WP/ }
cJaA*sg } ;
S
xJ&5q A~PR TT/H"Ri}Jp 一目了然不是么?
tngB;9c+w 最后实现bind
n}.e(z_" &{.IUg Z8ea)_{# template < typename Func, typename aPicker >
G|f9l?p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cVW7I {
BYX c
'K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:vb5J33U }
Hvm}@3F| h;jO7+W 2个以上参数的bind可以同理实现。
3
R+e 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
b(GV4% dT*Yv`h 十一. phoenix
H5x7)1Ir| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
H?];8wq$G d,Aa8I for_each(v.begin(), v.end(),
L? DlR hu (
9=ygkP Y do_
$ ubU" [
KhfADqji| cout << _1 << " , "
JE-*o"& ]
O|,9EOrP .while_( -- _1),
p?y2j cout << var( " \n " )
o13jd NQ- )
")Not$8 );
|T""v_q 'JMW.;Lh?X 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
*^|\#UIk
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
"u7[[.P) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GLtd<M" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H_$?b n8<?<-2 Pj
<U|\-? template < typename Cond, typename Actor >
NSz} class do_while
oL@ -<;zKO {
T<pG$4_ Cond cd;
uVn"L:_ Actor act;
Ahwi public :
sWo`dZ\6WB template < typename T >
|ZH(Z}m struct result_1
'-%1ILK$3r {
CVa>5vt typedef int result_type;
1z8"Gk6 } ;
<3{MS],<< >n09K8
A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E)$>t}$ *I(6hB template < typename T >
Mqd'XU0L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I@KM2KMN {
g4h{dFb|_ do
oN,1ig {
gQ{ #C' act(t);
rpRyB9 }
v;<gCzqQh while (cd(t));
;bB#Pg return 0 ;
}CBQdH&g; }
?z9!=A%<V~ } ;
Pz2 b wu.l-VmGp) [j0[c9.p[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`HRL .uX 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。
e%JIqKS 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。
eT".psRiC 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。
K|Sq_/#+U 下面就是产生这个functor的类:
*,$5EN cb9-~*1 ?.VKVTX^ template < typename Actor >
4[$:KGh3 class do_while_actor
_U^[h ! {
~9+01UU^ Actor act;
d^}p#7mB\ public :
H]/~
#a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
031"D*W'i {Ge{@1 template < typename Cond >
^y/Es2A#t picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,-e}Xw9 } ;
0A)0Zw V8M()7uJ Qfm$q~`D^W 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^Lgvey% 最后,是那个do_
e-ta 7R4 l/G+Xj4M dxs5woP class do_while_invoker
ZW [&7[4 {
&THtQ1D public :
.#QE*<T)] template < typename Actor >
wSjDa.?' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
44ty,M3 {
_X4Y1zh return do_while_actor < Actor > (act);
S $p>sItO }
2PlhnU Q7 } do_;
u8zL[]> ;l*%IMB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zzf@U&x< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
PeIx41. +s 最后来说说怎么处理break和continue
f]/2uUsg% 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。
5b}w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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