一. 什么是Lambda
).$q9G 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sx^0*h-Qq 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
a(#aEbN?d <rn26Gfr zn)Kl%N^ "?HDv WP=w class filler
"3;b,<0 {
b+#A=Z+Pr public :
y _:~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3:g~@PB } ;
6%A_PP3Z A.5`+ i-FsA 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
b#[EkI 0@ ]jRaR~[UN B:]%Iu| PZ.q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&:?2IAe A(@VjXl `#3FvP@& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"o}}[hRP O<>cuW(l &_dM2lj{ #I9hKS{ 二. 战前分析
""W*) rR
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(:r80: 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
%~rXJrK MJ_]N+ cii!
WCu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5fvY#6; /* --------------------------------------------- */
i XPe vector < int *> vp( 10 );
e-EY]%JO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
T$IwrTF@? /* --------------------------------------------- */
lF#p1H>\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W[SZZV_(tu /* --------------------------------------------- */
lL;SP& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J/xbMMb
/* --------------------------------------------- */
3/s" ;Kg, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Oe)B.{;Ph /* --------------------------------------------- */
\r`><d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}!9KxwC( .P#+V$qhv nXJG4$G We)l_>G 看了之后,我们可以思考一些问题:
cVf}8qf) 1._1, _2是什么?
J ?^R1 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。
xcM*D3 2._1 = 1是在做什么?
OzA'd\| 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。
R>;m6Rb_ 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。
AD>X'J
u8 J.Fy0W@+k4 [4
y7tjar^ 三. 动工
rE?Fp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,LodP%%UV <x[CL,Zg7 ]9PQKC2& VdOcKP. template < typename T >
m&a 8/5 class assignment
rWULv {
U#6<80Ke T value;
x2h5,.K public :
}8eu 9~ assignment( const T & v) : value(v) {}
{?RVw`g&f template < typename T2 >
w#^z:7fI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!4mg]~G } ;
<! Z06 nh]}KFO h -$sVqR>_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+rFAo00E| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g>pvcf( %CIRN} .I %`yhCW E+z"m|G class holder
jz$ ]"\G# {
;!(GwgllD public :
9/#?]LJ template < typename T >
t.pn07$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
z(eAhK}6? {
"ph<V,lg return assignment < T > (t);
+)ba9bJ| }
;ZoEqMv } ;
,X}Jpi;/ wAKm]?zB> Bdr'd? u<A 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:
s"JD,gm$ 0Zh]n;S3m static holder _1;
~UNK[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d#1yVdqRl SIZZFihcYh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fk#$@^c@ 而不用手动写一个函数对象。
YR-Ge >/.w80<' #?C.%kD 0s!';g Q 四. 问题分析
de_%#k1:L 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O)$Pvll 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。
!:wA\mAd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l05'/duuJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*!^l
ZpF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'h87A-\!F 'YvRkWf:KC 五. 问题1:一致性
p(6KJK\ 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?|
/Ref54 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N|e#& H>]A|-rG# struct holder
7 g|EqJ7 {
KBa ]s q_ //
5@_kGoqd template < typename T >
d1';d6.u\ T & operator ()( const T & r) const
Tfp^h~&u {
K~6u5 a9s return (T & )r;
RXRoMg!-P }
T# .pi@PF> } ;
i:60|ngK .$]-::& 这样的话assignment也必须相应改动:
722:2 { (vFO'jtcB- template < typename Left, typename Right >
Y/ I32@ class assignment
<DZ$"t {
kRqe&N e Left l;
xmi@
XL@t Right r;
gy Ey=@L public :
%JL P=( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hsHbT^Qm template < typename T2 >
|B
{*so] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*RM 3_ } ;
L6./5`bs ]
@:x<> 同时,holder的operator=也需要改动:
z/,&w_8,: L+8{%\UPd template < typename T >
*WfQi8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CE @[Z {
MdDL?ev return assignment < holder, T > ( * this , t);
5?q6g }
Y94S!TbB #z+?t 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。
{zalfw{+
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'
eh }t 4L_)@n} return l(rhs) = r;
zbI|3 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。
ZeqsXz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E[cH/Rm MK(~ template < typename Tp >
s:3b. *t< class constant_t
!Ahxi);a {
<HnpI const Tp t;
wJC F"e public :
erhez constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@`qB[<t8:< template < typename T >
d ehK#8 const Tp & operator ()( const T & r) const
,KCxNdg^#- {
6Ey@)p..E return t;
;!A=YXB }
Y5c[9\'\ } ;
Y/sZPG}4 03c8VKp'p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~owodc 下面就可以修改holder的operator=了
K#Zv>x!to iK=QP+^VN template < typename T >
'<s54 Cb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J0Gjo9L {
Zo,066'+[. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
YmCu\+u }
GT<!e]=6 /;kSa}"Q 同时也要修改assignment的operator()
k{H7+;_ z'7XGO'Lo template < typename T2 >
~1{ppc+
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E\ls- (, 现在代码看起来就很一致了。
3m| C8: THARr#1b}; 六. 问题2:链式操作
VeSQq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
mVFo2^%v 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。
,q;?zcC7 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。
7pou(U 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。
IdM~'
Q>\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>g m q[GDK^-g
template < typename T >
lQd7p+21 struct result_1
T.jCF~%7F {
d8iq9AP\o typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&%%ix#iF } ;
5YneoM]Q >7PNl\=gG 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:
PW82
Vp. Au6Y] template < typename T >
.)SR3? struct ref
CW2)1%1iz {
0HUylnXf0 typedef T & reference;
2$ &B@\WY } ;
lu8*+.V template < typename T >
3=yfbO<- struct ref < T &>
ITg<u?z_ {
~GcWG4 typedef T & reference;
Cv}^]_`Q } ;
NWP!V@WG }=}wLm#&1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|B^Mj57DO JHXkQz[Jb template < typename T >
L^r & .N\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;s;3cC! {
xW]65iav return l(t) = r(t);
a9UXg<4 }
kIX1u<M~ 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。
s<rV1D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Svb>s|D tJ
2GSZ` 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
\h_q] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xH&hs$= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wJNm}Wf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!-.GfI:q 最后的布局是:
|-)8=QDz)r Add
#=VYq4B= / \
78Du Divide 5
J/O{x / \
bK.*v4RG _1 3
WN<g _8QR 似乎一切都解决了?不。
U2l3E*O 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
,uAp;"YJeV 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Bp3E)l OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
zh|9\lf JXM]tV template < typename Right >
hHGuD2% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
DY9]$h*y Right & rt) const
IvT><8<G {
t&:L?K)j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[:FiA?O] }
xM(H4.< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g;v;xlY`N 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。
fGO\f;P 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。
^lAM /
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。
4(|yl^w 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。
nYFrp)DLK 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?
5nUJ9sqA 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:
/("7*W 2 K)BQ0v.:[ template < class Action >
I O:*F0 class picker : public Action
h%krA<G9 {
o6d x\ public :
t*=[RS* picker( const Action & act) : Action(act) {}
r!+{In+Z // all the operator overloaded
@p
L9a1PJv } ;
>WIc"y. m3gv %h 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。
'gvR?[!t 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:
l6y}>] W3:Fw6v template < typename Right >
nuXL{tg6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=o~GLbsER {
sVK?sBs] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+a3E=GJ }
IQRuqp KL qyv=ot0"~F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dF\#:[B 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。
0Gc@AG{ d<6F'F^w.7 template < typename T > struct picker_maker
1^4:l!0D {
,VHqZ'6 typedef picker < constant_t < T > > result;
@kqxN\DE } ;
@Fb1D"! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+yp:douERi {
$2Whb!7Z( typedef picker < T > result;
4P&2Z0 } ;
"FWx;65CR Y @p<f5[c 下面总的结构就有了:
RqtBz3v functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
l! F$V;R 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。
BVw2skOT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&ASR2J 至此链式操作完美实现。
ujZ`T0 #cu{AdK _cX}!d!j 七. 问题3
@"-\e|[N 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。
y:W6;R V0=%$tH template < typename T1, typename T2 >
[b:&y( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gvA}s/ {
-2M~KlYl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NOo? }
(Jk&U8y lPZ(c%P 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<w{?b'/q /ce;-3+ template < typename T1, typename T2 >
c Mgd struct result_2
#wI}93E {
}IyF|[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YQn<CjZ8af } ;
"XR=P>
xk wlT8| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
STp9Gh- 这个差事就留给了holder自己。
RpQeQM= vR!+ 8sy$ JaCX}[R template < int Order >
m&:&z7^p class holder;
zj1~[$
( template <>
mG jB{Q+ class holder < 1 >
tWIs
|n {
9 {&g.+ public :
0O9b
7F template < typename T >
C#kE{Qw10r struct result_1
^#HaH {
>>y`ap2%V typedef T & result;
H<(F$7Q!\ } ;
68Fl/
template < typename T1, typename T2 >
j
uA@"SG struct result_2
2DQVl {
cZYy+ typedef T1 & result;
\Ii{sn9 } ;
n#lbfN 4 template < typename T >
{p +&Q| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@C)s4{V {
jE\G_> return (T & )r;
VJ~D.ec }
BNfj0e 5b template < typename T1, typename T2 >
V\cbIx(Z^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<]qNjsdb9" {
3iCe5VF return (T1 & )r1;
S&_03 }
'D+xs}\ } ;
rH3U;K! P`biHs8O template <>
*;fTiL class holder < 2 >
IT| h;NUG {
L4>14D\ public :
~#r>@C template < typename T >
aZN?V}^+ struct result_1
FDMQLx f {
Z hfp>D typedef T & result;
Ew/MSl6} } ;
&C9IR,& template < typename T1, typename T2 >
AY AU struct result_2
O[ma% E*0 {
v$y\X3)mB typedef T2 & result;
kE&R;T`Gb% } ;
ZISIW! template < typename T >
uY]';OtG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.g#}2:3 {
4uXGpsL return (T & )r;
K4Q{U@ZJ }
>w3C
Ku< template < typename T1, typename T2 >
%xkuW]xk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C- YYG {
!j6k]BgZ return (T2 & )r2;
^E70$yB^ }
<Wn~s= } ;
o?baiOkH \.i7(J] :3D8rqi: 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> >。
JHxcHh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:Awwt0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z",0 $Gxu 1=5"j]0hY return l(i, j) = r(i, j);
+^AdD8U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E{,WpU /TMVPnvz. return ( int & )i;
'V&g"Pb return ( int & )j;
q[U pP`Z% 最后执行i = j;
vMzL+D2) 可见,参数被正确的选择了。
)G2Bx+Z;L Ne
u$SP T"g_a|7Tj [<@L`ki V^s, 3C 八. 中期总结
$_<[kci% 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.x=abA$!9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&lzY"Y*hA0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[G_ ;78 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4e#g{, G#7*O` *). z
0?Me H# [J2evi? >!fTWdD^ 九. 简化
B&MDn']fV/ 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。
W? G4>zA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]9QXQH 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:
;6V~yB 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E2zL-ft. +-*/&|^等
]-wyZ +a 2. 返回引用。
@WazSL;N =,各种复合赋值等
(Aw@}! 3. 返回固定类型。
\; XJ$~> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k)+{Y v* 4. 原样返回。
}hn?4ny operator,
/[/L%;a'p 5. 返回解引用的类型。
Ku'a,\7z operator*(单目)
(cVIjo+:: 6. 返回地址。
}0&Fu?sP operator&(单目)
gbdzS6XW~ 7. 下表访问返回类型。
|E6Thvl$ operator[]
KcT(/! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-o/Vp>_UOE operator<<和operator>>
LuRCkKJ X!hzpg(`hR 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。
=sWK;` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'l<#;{ myo4`oH template < typename Left >
nzbVI struct value_return
U%Fa.bL~ {
P,8TO-e7 template < typename T >
&DW !$b struct result_1
>_Tyzl>z {
OI Fjc0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l9QI lTc7 } ;
OsOfo({I_ +wj}x?ZeV template < typename T1, typename T2 >
OTYkJEC8\N struct result_2
H0b{`!'Fs: {
D{t_65c- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
13@emb } ;
:"y2u } ;
d\-*Fmp(S bM'F8Fi KEy8EB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:H>I`)bw 7oC8ID 下面我们来剥离functor中的operator()
SEnr"} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E|-oUzt =Fe4-B?I return l(t) op r(t)
{yNeZXA> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z}SJ~WY'[ return op l(t)
[m! P(o return op l(t1, t2)
e>_a
( return l(t) op
sC"w{_D@*4 return l(t1, t2) op
6# bTlmcg return l(t)[r(t)]
[$} \Gv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_gH$
,.j/ Ho#nM_ q 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:
bRggt6$z 单目: return f(l(t), r(t));
`\##M= return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`)$G}7cRUH 双目: return f(l(t));
8i^
./P return f(l(t1, t2));
n+
H2cl } 下面就是f的实现,以operator/为例
n3?
msY(* uju'Bs7 struct meta_divide
|J@
&lBlq {
P\@kqf~pC template < typename T1, typename T2 >
uNEl]Q]<e] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
mY=sh{ir {
;P<h9( return t1 / t2;
UOj*Gt& }
j 0LZ )V } ;
|)d%3s\ pcIS}+L 这个工作可以让宏来做:
2asRJ97qES tW!*W? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?}KD<R template < typename T1, typename T2 > \
J>M 9t%f@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fJNK@F 以后可以直接用
leF!Uog DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g3Q;]8Y& 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
y<HNAGj (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。。。)
o;DK]o>kH W2%@}IDm +mft 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
/)RH-_63 |oOAy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3zmbx~| =\ class unary_op : public Rettype
$[Ut])4
~ {
.p Mwa Left l;
8mOGEx public :
xVYa-I[Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z0M,YSn z JPL`/WA0 template < typename T >
1.N2!:&G| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wm{ebx {
<l!:#u return FuncType::execute(l(t));
tZx}/&m- }
amExZ/ ?v:FGO template < typename T1, typename T2 >
Z{t `f[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PZ#up{[o {
BK)<~I return FuncType::execute(l(t1, t2));
*Ej;}KSv }
0nBDF79 } ;
b)#rUI|O g9;s3qXiG MtF^}/0w!` 同样还可以申明一个binary_op
=[:E E`xpZ>$mPx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a*}>yad class binary_op : public Rettype
4o";p}[b {
Cb|1Jtb Left l;
2 ( I4h[ Right r;
4*o?2P$Q public :
IMM+g]#e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@d^DU5ats> RO3q!+a$/ template < typename T >
cL%"AVsj
> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>hSu1s: {
RX_f[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
~xDu2-5 }
!/a6;:_y O3T7O`H[ template < typename T1, typename T2 >
k{S8q?Gc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C[jX;//Jiu {
,B_tAg4~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o~CEja&( }
T.')XKP)1N } ;
!Ea9
fe 1M_Vhs^ liy/uZ 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
.v}|Tp&k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
N^wHO<IO1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=j~:u.hc' 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%`=+-K 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'Q7^bF^ 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。。。
8sBT&A6&j 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,uNJz -B8 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)
dIh+h|: 下面是修改过的unary_op
tcRJ1:d a9 q:e template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
oclU)f., class unary_op
9c*B%A8J {
")txFe Left l;
oD9L5c) An`*![ public :
x@/:{B <]DUJuF-M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j_h:_D4 _Yp~Oj template < typename T >
6ce-92n struct result_1
hosY`"X {
]jiVe_ OS< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f}*:wj } ;
]auqf l\Ww^ template < typename T1, typename T2 >
D:IG;Rsc struct result_2
E^c*x^ {
f)a0 !U 44 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'|yCDBu } ;
@- xvdntx AOKC1iD%Y template < typename T1, typename T2 >
\G)F* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9iM%kY#)W {
h~CLJoK< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.,#H]?Wil }
j`$$BVZ .L"IG=Uh# template < typename T >
$)X8'1%6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b5
NlL`g {
HOCj* O4 return OpClass::execute(lt(t));
L@zhbWY }
/K1cP>oE < FO=PM } ;
1kUlQ*[<| UuF(n$B %m[ZU<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
f^"pZS 好啦,现在才真正完美了。
nu~]9~)I 现在在picker里面就可以这么添加了:
$)8,dS Yc_(g0NK template < typename Right >
H=f|X<8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]b sabS? {
mK"s*tD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
to,\n"$~! }
pz)>y&_o 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。
<m1v+cnqo -MTYtw( Kr|.I2?" `JPkho Vq{3:QBR 十. bind
$6D*G-*8 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
(*Q:'2e 先来分析一下一段例子
K5XW&|tY! Av5:/c.B MpZ\j int foo( int x, int y) { return x - y;}
Qe ip h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J,u-)9yBA< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fG$LqzyqlK 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。
~gMt
U 我们来写个简单的。
rJCb8x+5a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gM=:80 对于函数对象类的版本:
m9i/rK_ qnj'*]ysBC template < typename Func >
|rZMcl/ struct functor_trait
=EA:fq {
oo7}Hg> typedef typename Func::result_type result_type;
xY!ud) } ;
Nf3UVK8LtS 对于无参数函数的版本:
4sn\UuKyL vPz7*w template < typename Ret >
x(eX.>o\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
^IIy> {
v}V[sIs} typedef Ret result_type;
nM b@
B } ;
uZ-ZZE C 对于单参数函数的版本:
{)!>e +FqE fY4j template < typename Ret, typename V1 >
F N=WU<
5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$GGaR x {
y*-_ typedef Ret result_type;
fPPP| } ;
SZHgXl3: 对于双参数函数的版本:
pWJEFm *`Vm ncv3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`V\?YS} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=D Q:0w {
p&]V!O typedef Ret result_type;
1hGj?L0m. } ;
X<[ qX* 等等。。。
}AJoF41X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
hp9U A!x &,< template < typename Func >
a6e{bAuq struct func_return
Q-gVg%'7 {
mJ k\$/Kh template < typename T >
)(-;H|]? struct result_1
gC/ e]7FNr {
Uza '%R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:Z6j5V;s } ;
TSsZzsdr2 LjG^c>[:m template < typename T1, typename T2 >
eJHh } struct result_2
g]2L[4 {
|.UY'B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q^rR }Ws } ;
:\His{% } ;
%'H DP3 I_u/ N6}/TbfAR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jj2\;b:a0 ;'uQBx} template < typename Func, typename aPicker >
!#O[RS class binder_1
Hn(1_I%zF {
AO|9H`6U6F Func fn;
o5F:U4sG aPicker pk;
`**{a/3 public :
R5 4[U X(nyTR8 template < typename T >
K=v:qY4Z struct result_1
?[NC}LC {
"yaxHd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SXOAa<u5 } ;
PLc5m5 ^1bslCe template < typename T1, typename T2 >
Kx]SiejJ struct result_2
>{IPt]PCn {
r%ES#\L6+| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@>(KEjQTz } ;
&9#m]Mz 6-
i.*!I 8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_f^KP@^j r8Pd}ptPU template < typename T >
DdgiY9a. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=L" 0]4K {
PFh ^Z L return fn(pk(t));
/^BC
Qaj }
f` uRC-B/ template < typename T1, typename T2 >
2(xC| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E
s5:S# {
'Be'!9K*d return fn(pk(t1, t2));
P#~B@d }
Vi8A4 } ;
:/;/mHG] EE!}$qOR [!A[oK9i C 一目了然不是么?
:-k|jt 最后实现bind
p%"dYH%]&0 x.?5-3|d$ ,JV0ib, template < typename Func, typename aPicker >
RU:Rt' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e /JQ #A {
%x$U(I} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y~
=H`PAE }
`um,S ^hC'\09=c 2个以上参数的bind可以同理实现。
2ndn8_l 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\j>7x 37/n"\4 十一. phoenix
`@h|+`h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+tqErh?Al aKbmj for_each(v.begin(), v.end(),
%T{]l;5 (
}Q/onBt do_
n~* ".ZC'Y [
NXY jb(4: cout << _1 << " , "
I#M3cI!X? ]
;!4gDvm .while_( -- _1),
M<fhQJ cout << var( " \n " )
`Z?wj@H1` )
;<AcW.jx );
EiW|+@1 /fr> Fd 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
u]J@65~'b 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*x"80UXL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;Ba%aaHl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LwH#|8F rVYoxXv KQdIG9O+6 template < typename Cond, typename Actor >
<$(B [T class do_while
^/2I)y]W0 {
/8cRPB. Cond cd;
|7s2xRc Actor act;
bmfM_oz public :
BX@Iq template < typename T >
Tu#< {'1$ struct result_1
g7*)|FOb {
yw3"jdcl typedef int result_type;
W lMcEje } ;
cj/`m$ I{`7 0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
11[lc2 }{o! template < typename T >
gb ga"WO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
200yN+ ec {
~U9K<_U do
'ZfgCu)St {
Ey46JO" act(t);
c3A\~tHW }
|\5^ub,m while (cd(t));
0lfK}
a return 0 ;
>H2`4]4] }
vT'Bs;QR } ;
!>8~R2 RK>Pe3< K7+yU3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WSkGVQu 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。
h+ f>#O+: 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。
AlSO 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。
xt{'Be&Ya+ 下面就是产生这个functor的类:
+L(amq;S &NE e-cb[ X%1TsCKMj template < typename Actor >
rH+OXGoB class do_while_actor
3FEJ
9ZyG {
b'H'QY
Actor act;
?Ec9rM\ze public :
RU )35oEV| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Y?VbgOM) {f!/:bM template < typename Cond >
ie}OZM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5,RUPaE } ;
R?2sbK4Cz GF'wDi} 'Ts:. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qS!r<'F3dP 最后,是那个do_
)?L=o0
`zwz .J"N} class do_while_invoker
3dShznlf_* {
fV(3RG public :
Lpchla$ template < typename Actor >
pJpapA2l*6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
jcH@*c=%e {
nR!e( return do_while_actor < Actor > (act);
^rkKE
dd }
PxHFH pL } do_;
!Brtao"m yC,/R371k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WeI+|V$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|D3u"Y!:^ 最后来说说怎么处理break和continue
Q M,!-~t 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。
&K)8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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