一. 什么是Lambda
F`=p/IAJK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S!K<kn`E3 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,
4:MvC^X~z q ` S
~w .G/Rh92 vG |!d+ class filler
z']6C9m} {
rzY)vC+ZT public :
aIgexi, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=%_=!% } ;
0nc(2Bi hB[bth
vNi;)"&* 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
^}
{r@F *F$@!ByV TE`5i~R* Va!G4_OT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^[hAj>7_8$ =OufafZb Iv6 lE:) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FDoPW~+[ txEN7! Z% +$<J 4*_jGw 二. 战前分析
Mo/R+\u+Y 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PRfq_:xy 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.Ys
e/oEo &%J{uRp , ['}9:f9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XtCIUC{r, /* --------------------------------------------- */
tPyk^NJ; vector < int *> vp( 10 );
pPL=(9d transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/gAT@Vx /* --------------------------------------------- */
^f[6NYS? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0E\#!L /* --------------------------------------------- */
pq*e0uW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O_ _s~ /* --------------------------------------------- */
4!sK>l! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{S0-y /* --------------------------------------------- */
|bk9<i ? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~[=<Os =gF035 6R :hs C$ |q3X#s72 看了之后,我们可以思考一些问题:
t?hfP2&6 1._1, _2是什么?
x'EEmjJ 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。
k26C=tlkv" 2._1 = 1是在做什么?
stiF`l 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。
RvG=GJJ9 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。
)\])?q61 j_C"O,WS (wj:Gc 三. 动工
j$T12 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
AojL4H|
$9%F1:u ByqVNz0L QC'Ru'8S template < typename T >
=A!oLe$% class assignment
lIyMNw {
zk<V0NJIL* T value;
-!!]1\S*Y public :
Cm;cmPPl assignment( const T & v) : value(v) {}
y)zZ:lyIq template < typename T2 >
l/3=o}8q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G=y~)B} } ;
gk%01&_>4 V
u")%(ix ,^bgk
-x- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=!-} q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ge`GQ> gWgp:;Me /<_!Gz.@uG %NQ
mV_1 class holder
k'r} @-X {
(uX?XX^ public :
{.Qv1oOa template < typename T >
4T@+gy^. assignment < T > operator = ( const T & t) const
f?d5Ltg {
=]%,&Se return assignment < T > (t);
ZtZ3I?%U3 }
lEl.'X$ } ;
_1[Wv? .B~}hjOZK Tdh(J",d 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:
{|>'(iqH"w g} !{_z static holder _1;
\me5"ZU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-]wEk%j )l9KDObis for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ECt<\h7} 而不用手动写一个函数对象。
YE@yts e-*@R#x8+ jyD~ER}J CHTK.%AQH! 四. 问题分析
R'sNMWM 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。
.@): Uh 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。
J4ZHE\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6):1U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N!ihj:, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IP/%=m)\% ?98!2:'{9 五. 问题1:一致性
L\UPM+tE 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?|
X<5fn+{]S: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oeg
Bk s,r|p@^ struct holder
`U|7sLR {
Xfg3q.q //
cFc(HADM`r template < typename T >
(rFiHv5 T & operator ()( const T & r) const
6D
Xja_lp {
S'5 )K return (T & )r;
bN-!&Td }
,K[e?(RP } ;
,KJHY m=Q G_?U?:!AC 这样的话assignment也必须相应改动:
S?CT6moXA I;Mm +5A template < typename Left, typename Right >
3!8(A/YP; class assignment
g*a+$' {
PP{9Y Vr Left l;
P@PF"{S Right r;
_yg;5#3 public :
Lfn$Q3}O`$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MrzD
ah9UG template < typename T2 >
T^Ia^B-%}g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
)Zr\W3yWX } ;
H?O5 "4a 6!>p<p"Ns 同时,holder的operator=也需要改动:
XfE0P(sE cO7ii~&%! template < typename T >
@\nQ{\^; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:+6W%B {
q83^?0WD return assignment < holder, T > ( * this , t);
]=t}8H }
( mp 9;Z{++z 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。
1q(Qr
h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3F]Dh^IR9 I'*,<BPG return l(rhs) = r;
@Dfg6<0 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。
rX)&U4#[m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.O"a: ^i W+;=8S template < typename Tp >
(=uT*Cb class constant_t
=q0V%h{ {
( 0/M?YQF const Tp t;
[3bPoAr\ public :
G+N1#0,q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1iY4|j;ahV template < typename T >
9V1d`]tP const Tp & operator ()( const T & r) const
ic`BDkNO {
)Mdddz4 return t;
#1U> }
]fzXrN_ } ;
%JrZMs> }|
MX=:@* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D&F{0 下面就可以修改holder的operator=了
ZeuL*c \ #M|lBYdW} template < typename T >
o3`U;@ &u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
p#jAEY p {
:se$<d% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xgMh@@e }
>BO$tbU5b
-9FGFBm4] 同时也要修改assignment的operator()
ld]*J}cw 1s(T#jh template < typename T2 >
]?+i6 [6U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=S{OzF 现在代码看起来就很一致了。
Qu[QcB{ro- m[xl)/e 六. 问题2:链式操作
;+XrCy!.)L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ss%, 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。
pWKE`x^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;ZUj2WxE 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。
}(8>& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"7y,d%H d^A]]Xg template < typename T >
T='uqKW\ struct result_1
V3ozaVk; {
u ,3B[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W9]z]6 } ;
AC1RP`c \4wMv[;7 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:
#dae^UjM 0#OyT'~V% template < typename T >
<~5O-.G] struct ref
:wS&3:h {
D%]S>g5k typedef T & reference;
_cQ
'3@ } ;
is8i_FoD,n template < typename T >
vcdVck@ struct ref < T &>
" Bx@( {
9{OO'at? typedef T & reference;
uQ-GJI^t } ;
AMjr[!44 @ :W, S 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
={;pg( w"?Q0bhV9y template < typename T >
g0j)k6<6(Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`;Tf _6c {
|:5O|m ' return l(t) = r(t);
'(@q"`n }
ZwBz\jmbP 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。
I`{*QU 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K bLSK q~
aFV<Q 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
nSyLt6zn\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xH\\#4/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]S4"JcM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
I :<,9. 最后的布局是:
N_K9H1r Add
O8.xt|
/ \
7 2JwG7qh Divide 5
[tkx84M8 / \
f;^ +q-Q _1 3
x3cjyu<K 似乎一切都解决了?不。
r%f Q$q> 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。
zA9q`ePS 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。
:|s;2Y 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:
w\G J,e # &.syD# template < typename Right >
T"{~mQ* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FTCIfW Right & rt) const
x9>$197 {
|K1S(m<F return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a6n@
}
XiTi3vCe 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%TQ4ZFD3 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|p[Mp:^^ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
L@GICW~ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
LHA^uuBN} 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
mv99SOe[Fz 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
g@^ y$wt 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:
C/Q20 yS~Y"#F!. template < class Action >
"O>~osj class picker : public Action
b5)^g+8)w {
"b`#RohCi public :
_C5i\Y) picker( const Action & act) : Action(act) {}
%>Gb]dv? // all the operator overloaded
:4V5p
=v- } ;
AVQcD`V3B 39 }e
}W" 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。
,;}
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:
Pg T3E ;)FvTm'"\. template < typename Right >
uSR%6=$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_MC',p& {
5%\K return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I%r7L }
=F_uK7W @`KbzN_h/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=hTJp/L 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。
#B~;j5 5%2~/
" template < typename T > struct picker_maker
'S6zk wC] {
EM@|^47$ typedef picker < constant_t < T > > result;
n R, QG8 } ;
THq}>QI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>P
j#?j*Y {
|_p7vl" typedef picker < T > result;
T3oFgzoO } ;
:epBd3f A x8 > 下面总的结构就有了:
YaS!YrpI 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。
Q.$8>) picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#d % v=.1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OE(y$+L3_I 至此链式操作完美实现。
D Z*c.|W /E<Q_/'Z 9e`};DE 七. 问题3
,]0BmlD 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。
d3rjj4N"z aU;X&g+_) template < typename T1, typename T2 >
_UTN4z2aTG ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E|9`J00 {
=)+^ y}xb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gH(#<f@ZI }
12#yHsk O:GP uVb\ 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:
fGV'l__\\ 9<rs3 84 template < typename T1, typename T2 >
]vf_4QW= struct result_2
OSO MFt {
bJMsB|r typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t }4 } ;
b)IQa,enH #L!`n)J" 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?
Ec<33i]h*p 这个差事就留给了holder自己。
UucX1% ;v]C8 }L^ ROTKK8:+: template < int Order >
l\L71|3" g class holder;
[O\)R[J template <>
iuWUr?`\ class holder < 1 >
b&yuy {
0Md.3kY public :
olQP>sa template < typename T >
1@I#Fv struct result_1
dn'|~zf. {
Sm {Sq typedef T & result;
VTL_I^p } ;
[H\0
' template < typename T1, typename T2 >
r[ k struct result_2
cPZ\iGy {
F6~
;f; typedef T1 & result;
/D9#v1b } ;
0B1nk!F template < typename T >
=,it`8; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|(tl
a_LE {
uy2~<) return (T & )r;
-,*m\Fe} }
a=ZVKb template < typename T1, typename T2 >
{w3<dfJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
J;XO1}9 {
kJB:=iq/x$ return (T1 & )r1;
.7
j#F }
uDG>m7(}/h } ;
en|~`]HF @>VX]Qe^X template <>
5I[:.o0 class holder < 2 >
}#.OJub {
MjQ>&fUK public :
6miXaAA8 template < typename T >
xr.;B`T0\' struct result_1
:KC]1_zqR {
x Y$x=) typedef T & result;
5hEA/G } ;
MA9E??p3\ template < typename T1, typename T2 >
+(Hp ".gU struct result_2
s w>B {
$27OrXQ| typedef T2 & result;
*lZ V3F } ;
rgXX,+cO template < typename T >
q}jh>`d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|#t^D.j {
!ck luj return (T & )r;
IX
6 jb" }
}Uj-R3]}K template < typename T1, typename T2 >
Vq#0MY)2gS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g'k m*EV {
jp_)NC/~g return (T2 & )r2;
Cs"ivET }
.(p_YjIA } ;
P;XA|`& kn$SG Ot=nKdP}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> >。
9:%')M&Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i\
7JQZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
cfBlHeYE %t* 9sh return l(i, j) = r(i, j);
JI-.SR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AWFq5YMSI I^LU*A= return ( int & )i;
V`/c#y|| return ( int & )j;
|R91|-H 最后执行i = j;
!}mM"|< 可见,参数被正确的选择了。
&<&eKq .+8#&Uy ^Q0=Ggh `:ZaT('h mV}8s]29 八. 中期总结
;x_T*} CH 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:
t#f-3zd9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w"kBAi& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X/%!p<}:' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9^sz,auB /3Y"F"`M. ~_CZ1 HYdt3GtJ? G a$2o6 @~=d4Wj6 九. 简化
LkF*$ 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。
'SE5sB
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
N6\m*j,` 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:
X6!KFc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B;iJ$gt] +-*/&|^等
l:~ >P[ 2. 返回引用。
OS(Ua =,各种复合赋值等
@GweNo`p7 3. 返回固定类型。
hE\gXb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(3x2^M8 4. 原样返回。
tG"EbWi operator,
Y2uy@j*N 5. 返回解引用的类型。
/viBJ`-O operator*(单目)
hG<W*g 6. 返回地址。
k^q~2 operator&(单目)
J8@bPS27q 7. 下表访问返回类型。
^=-W8aVi> operator[]
#="Lr4T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Lrt~Q:z2u operator<<和operator>>
-:!T@rV,d P|f h4b4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
N-<,wUxf 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
{A MAQ M@. 2b. template < typename Left >
|n s9ziTDI struct value_return
L?(1
[jB4G {
HZ{DlH;& template < typename T >
p7Yb8#XfU struct result_1
oB!-JX9 {
^D
{v L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
J
rYL8 1 } ;
a\MJh+K @, z4{B template < typename T1, typename T2 >
WR*<| struct result_2
M~saYJio {
bHs},i6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cn_KHz= } ;
RBeQT=B8~ } ;
*ES"^N/88 >o"0QD ?,Wm|xY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
UPuG&A#VV y.Yni*xt/ 下面我们来剥离functor中的operator()
!1+!;R@&H> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Pf<BQ*n n3hlo@gYW return l(t) op r(t)
5.Nc6$
N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6,p;8I return op l(t)
/-ewCCzZV return op l(t1, t2)
Pz' Zn return l(t) op
F
n*+uk return l(t1, t2) op
=~$)Ieu return l(t)[r(t)]
U4y ?z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
bXWodOSN N?s5h? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2ZMVYa2%( 单目: return f(l(t), r(t));
u|ru$cIo return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Eds{-x|10 双目: return f(l(t));
"SwM%j return f(l(t1, t2));
XXW.Uios 下面就是f的实现,以operator/为例
LaIH3!M3 GmN~e*x>p struct meta_divide
m&6I@S2 {
BMbZ34^e template < typename T1, typename T2 >
W^9=z~-h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(=D^BXtH| {
aD?ySc} return t1 / t2;
5[$Tpn#K7 }
J35[GZ';D } ;
;MKfssG YksJ$yH^ 这个工作可以让宏来做:
>56;M7b(K 5AAPtZ\lH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<K~mg<ff$ template < typename T1, typename T2 > \
{F$MZ2 E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Si[xyG6= 以后可以直接用
uI&<H T? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IlP@a[:_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
gm@%[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
dO[pm0 nc>Ae`"( 6[C>"s}Ol 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]0@
J)Z09 fK9wr@1
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[YQ` ` class unary_op : public Rettype
sJ cwN.s {
R)5zHCwOw Left l;
h<f]hJ`ep public :
U3ao:2zP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gl"1;C lJXihr template < typename T >
<nT).S>+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x5nw/''[2 {
f5|Ew&1EP return FuncType::execute(l(t));
1ml{oqNj }
bp(X\:zAy "+ 8Y{T template < typename T1, typename T2 >
7TGLt z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^U@Erc#d {
;1woTAuD return FuncType::execute(l(t1, t2));
6
g`Y~ii }
wfF0+T+IA } ;
!T8h+3I 9^1.nE(R& yBxWBW*e 同样还可以申明一个binary_op
nQ^<h. }Dc?Emb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;AK@Kb class binary_op : public Rettype
}c0EGoU}? {
zJa,kN|m Left l;
n42XqR Right r;
"G
@(AE( public :
x 3?:"D2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d<^o@ qx3`5)ef template < typename T >
OBmmOswg~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+zLh<q 0 {
h4dT N} return FuncType::execute(l(t), r(t));
WscNjWQ^TD }
`}9j vR5 h\qM5Qx+Q template < typename T1, typename T2 >
SPK%
' s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W"L;8u {
,~,{$\p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(# ;<iu} }
$j!VJGVG } ;
_3?7iH V:8ph`1 yzQ^KqLH 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%?[H=v(b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
34\:1z+s M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u|a+:r)*4 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
kdHP
v=/U 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VY=c_Gl 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
vg/:q>o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@`6db 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
a\m@I_r.N 下面是修改过的unary_op
JQ.w6aE <rs"$JJV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<n:j@a\up0 class unary_op
zf>r@>S!L {
}TS4D={1 Left l;
<MH| <hP ?YO$NYwE public :
=8F]cW'1` SXx2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7VQk$im399 oAgO3x
template < typename T >
h5?yrti struct result_1
/"M7YPX; {
-K K)}I` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9e|]H+y } ;
^"!j m ]M;aVw<! template < typename T1, typename T2 >
TZ,kmk# struct result_2
szy^kj^2 {
9"YOj_z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S%7^7MSqA } ;
BiUOjQC# 'h&"xXv4| template < typename T1, typename T2 >
. !|3a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nUL8*#p- {
s2-p-n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Iw0Q1bK( }
StP7t Q'~2,%3< template < typename T >
Ox` +Z0)a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`E),G;I {
.D`""up|{ return OpClass::execute(lt(t));
clZjb }
q!
+? |hprk-R*OH } ;
k2xOu9ncEj 8W|qm;J98 |lijnfp 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
: _>/Yd7-& 好啦,现在才真正完美了。
b'N(eka 现在在picker里面就可以这么添加了:
l 6;}nG iJza zQ template < typename Right >
Z~VSWrw3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gt1W_C\ {
wY`yP!xO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ad1%"~1 }
$Y!$I.+ 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。
_[,oP s:+ 'Zdjd] xi]qdiA zd+_
BPT (\ze
T5 十. bind
.I@jt?6X 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。
5ap~;t 先来分析一下一段例子
h] (BTb#- qd9CKd mE"?{~XVL int foo( int x, int y) { return x - y;}
(YbRYu bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
d5zF9;[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:h>d'+\ 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。
\B'rWk33, 我们来写个简单的。
1%YjY"j+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3@r_t|j 对于函数对象类的版本:
]8|cVGMa eUyQS I4A template < typename Func >
EPQ~V struct functor_trait
l;I)$=={= {
6O^'J~wiI typedef typename Func::result_type result_type;
t$sL6|Ww}o } ;
S?W!bkfn 对于无参数函数的版本:
+6=2B0$
r KrhAObK template < typename Ret >
i>n.r_!E struct functor_trait < Ret ( * )() >
s^X(G!V{c {
btC0w^5 typedef Ret result_type;
f((pRP } ;
f3>8ZB4 对于单参数函数的版本:
@iZ"I i&+ Cz2OGM*mz? template < typename Ret, typename V1 >
o5(p&:1M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
FF"6~ {
l^s\^b=W typedef Ret result_type;
,r{[l D^ } ;
ps#+i 对于双参数函数的版本:
&R54?u^A s6(iiB%d template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D{&0r.2F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N`tBDl"ld {
c$)Y$@D typedef Ret result_type;
nDh]: t= } ;
D:9/;9V 等等。。。
bqwQi>^Cw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-S]yXZ A4,tv#z template < typename Func >
OC|9~B1 struct func_return
g0m6D:f {
Th&*
d; template < typename T >
'/^bO# G: struct result_1
4~Ptn / g {
y9?~^pTx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uaMf3HeYV } ;
B5>1T[T'- >^#OtFHuT) template < typename T1, typename T2 >
TO.71x| struct result_2
H+:SL $+<o {
pu(a&0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FhZ^/= As } ;
i<N[s O } ;
_~aFzM I$K? ,
&TqY\l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$]4>;gTL' }QszOi\fV1 template < typename Func, typename aPicker >
Yx21~:9} class binder_1
:"+/M{qz {
%RE-_~GF Func fn;
wD}ojA&DU aPicker pk;
D ];%Ey public :
,6,sz]3- 3/P#2&jt template < typename T >
z~TG~_s struct result_1
MB9tnGO-Q {
\atztC{-L> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BlF]-dF\ } ;
W\s
]qsLS j';V(ZY&BB template < typename T1, typename T2 >
6#S}EaWf struct result_2
i5 x[1 {
2s{PE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?*i qg[: } ;
bT|NZ!V jtdhdA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j9zK=eG I g/SaEF template < typename T >
I\JJ7/S`t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SST1vzm! {
/5^"n4/M return fn(pk(t));
k}-@N;zq }
p@H]F< template < typename T1, typename T2 >
Cx $M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<szD"p|K {
nJJ9>#<g$ return fn(pk(t1, t2));
Nf0'>`/ }
%vjLw` } ;
Mg
H,"G Z^i=51 R u^v!l`!7 一目了然不是么?
t.sbfLu 最后实现bind
O$}p}%%y7 v\Zni4 tGGv 2TCEy template < typename Func, typename aPicker >
T+z]ztO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pK=$)<I"6 {
90)0\i+P return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w
^ v*1KA& }
2Yd0:$a t+'|&b][Qi 2个以上参数的bind可以同理实现。
c@RMy$RTF 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。
G%
wVQ|1 7XKPC+)1ya 十一. phoenix
Vv=/{31 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
AV0m31b nQuiRTU< for_each(v.begin(), v.end(),
b #U
nE (
vn"2"hPF| do_
SFrQPdX6V [
bWzv7#dd= cout << _1 << " , "
v,Lv4) ]
p[BF4h{E .while_( -- _1),
kt8P\/~*i cout << var( " \n " )
V[-4cu,Ph^ )
^06f\7A );
w9I7pIIl IYm~pXg^0 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:
%{\|/#>: 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
L8K=Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5y7rY!]Bf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#3@ Du(_n 2j_YHv$I ahi lp$v template < typename Cond, typename Actor >
3w9j~s class do_while
?bc-?<Xk {
v. ,|#}0 o Cond cd;
>AsD6]
Actor act;
)Lht}I ]: public :
I`"8}d@Jm template < typename T >
J+f
.r|? struct result_1
n}9vAvC {
6AeX$>k+ typedef int result_type;
-lHSojq~H } ;
RXa&*Jtr - L(a&,cdh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P( >*gp w=EUwt template < typename T >
aEr<(x!|" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>r%L=22+ {
"KQ3EI/g do
dR"H,$UH {
5b
X*8H
D act(t);
!@mV$nTA }
dkTj
KV while (cd(t));
T"1H%65`V return 0 ;
<ijf':X=* }
1@Dp<Q } ;
3V:{_~~ 4 4bTx y }qy,/<R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
OjxaA[$ 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。
2XhtK 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。
sg"J00 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。
}:u" ?v=|j 下面就是产生这个functor的类:
L3:dANG b_=$W K*;e>{p template < typename Actor >
hn9'M!*:O class do_while_actor
w~J 7|8Y {
;h[p " Actor act;
Va^Y3/ public :
Z;kRQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)1Rn;(j9Re QC7Ceeh]4 template < typename Cond >
xU$A/!oK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Wbo{v r[2+ } ;
ySP1,xq L/Cp\|~ O g_lj/u]P 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"?Dov/+Q. 最后,是那个do_
4|Z;EAFx %H=d_Nm{ C?@vBM} class do_while_invoker
n_;qB7,, {
N3?hyR<T public :
SN!TE,=I template < typename Actor >
s*`_Ka57]~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>ZMB}pt` {
4;anoqiG\ return do_while_actor < Actor > (act);
M@$}Og }
/DOV/>@5% } do_;
&u5OL?> hE>ux"_2/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m~;fklX S 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
tL0<xGI5^ 最后来说说怎么处理break和continue
qfp,5@p
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。
b&:>v9U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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