一. 什么是Lambda
MpT8" /.]A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h4gXvPS&r 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,
}FROB/ r `=I '@v\{ l @?sRj&w class filler
gT.sjd {
b=C*W,Q_# public :
As&Sq-NWf void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ZvM(Q=^ } ;
<_L,t 1H{ ^e,. RNk\.}m 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:
k t#fMd$ u[;\y|75 NWESP U):w xK[ou' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>Er|Jxy c^xIm'eob ,L2ZinU: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P8:dU(nlW |l^uEtG b#%hY{$j 7~h<$8Y(T 二. 战前分析
C^Yb\N}S 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-m zIT4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
+HpA:]#Y tU5zF.% 'ZF{R3Xu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4i;{!sT /* --------------------------------------------- */
Wtd/=gmiI vector < int *> vp( 10 );
1ba~SHi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{
'eC`04E /* --------------------------------------------- */
+.PxzL3? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9.M4o[ /* --------------------------------------------- */
)
w5SUb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H7Rx>h_ /* --------------------------------------------- */
?=msH=N<l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/U*C\ xMm /* --------------------------------------------- */
J1U/.`Oy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q[_VuA]& W+c<2?d: xj)F55e? F{e@W([ 看了之后,我们可以思考一些问题:
(S5R!lpO 1._1, _2是什么?
u@)U"FZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
t>RY7C;PuS 2._1 = 1是在做什么?
C==hox7b 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M<Ncb Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
QVT5}OzMt @i_FTN ?zMHP#i 三. 动工
<NY^M! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`$IK`O fplo w Et_bH%0 Lg+Ac5y}` template < typename T >
+) om^e@. class assignment
(8DC}kckE {
-7[@R;FS T value;
:pY/-Cgv public :
fw~Bza\e assignment( const T & v) : value(v) {}
(,\+tr8r8 template < typename T2 >
`?rSlR@+[I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
U}[d_f } ;
NNR`!Pty qr^3R&z!} xt*
3'v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
P1 8hxXE3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-0 a/$h f}ji?p 2]jn '4 Sv#XIMw{, class holder
XEp{VC@= {
]cWUZ{puRB public :
4he GnMD template < typename T >
Zn+.;o)E< assignment < T > operator = ( const T & t) const
%XDc,AR[ {
HZB>{O return assignment < T > (t);
xrz,\eTb }
Sq V},
} ;
TER=*"! /9*B)m" $9#H04.x 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
(`>+zT5aH z,
)6"/; static holder _1;
7kLz[N6Ll Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CyFrb`% Qj.#)R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%nZo4hnr$r 而不用手动写一个函数对象。
6I4\q.^qw ]@c+]{ A RuA<vQ wk D^r(hiH 四. 问题分析
r'r%w#=`t 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。
F#Ryu~," 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。
-HbC!wv 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]NY~2jmX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.t-4o<7 3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
VBGuC c/ 6Q@j
五. 问题1:一致性
FaSf7D`C 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?|
$y &E(J 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BwGfTua Id'-&tYG struct holder
=l;ewlU {
faX#**r //
X1|njJGO1 template < typename T >
Jb@V}Ul$ T & operator ()( const T & r) const
qPK*%Q<; {
*b}HNX| return (T & )r;
,j{,h_Op }
|Nn)m } ;
RDi]2 Dlae;5D 这样的话assignment也必须相应改动:
AaOuL,l F?*-4I- template < typename Left, typename Right >
,/%=sux class assignment
|Q6.29 9 {
wLH>:yKUU Left l;
~O0 $Suv Right r;
y/{fX(aV public :
wC+u73599 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZRB)uA)5= template < typename T2 >
nI-w}NQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H3^},. } ;
*boR`[Ond SiRaFj4s" 同时,holder的operator=也需要改动:
KIf dafRL gMmaK0uhS template < typename T >
eS\Vib assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
SCHP L.n {
-q1??u return assignment < holder, T > ( * this , t);
5h-SCB>P }
Tod&&T'UW GqvpA#
i 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。
'&tG?gb& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zuad~%D<I 85:=4N% return l(rhs) = r;
XbKYiy 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。
r&JgLC( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4y?n
[/M/ u(>^3PJ+ template < typename Tp >
p!7FpxZY class constant_t
!qh]6%l {
,{u
yG: const Tp t;
<I\/n<* public :
Uw. `7b>B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nbD*x| template < typename T >
^R7lom. const Tp & operator ()( const T & r) const
]Idk:et {
:'-/NtV)o? return t;
gjwn7_ }
^e _hLX\SW } ;
*20jz< EoR}Af 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IqaT?+O\?r 下面就可以修改holder的operator=了
3*"WG O5 XK3tgaH template < typename T >
XkE`U5. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JV^=v@Z3 {
rNWw?_H-H( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$oID(P }
| `2RShu !}#8)?p 同时也要修改assignment的operator()
WUe{vV#S'0 kW Ml template < typename T2 >
EReZkvseC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(z{#Eq4 现在代码看起来就很一致了。
@]%IK(| &tLgG4pd 六. 问题2:链式操作
#uG%j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kX7C3qdmt 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。
WYm\)@ 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。
nLZTK&7} 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。
UT~4x|b:O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[I,Z2G,Jb OUPUixz2Z template < typename T >
~S"+S/z/k struct result_1
ifMRryN4 {
wo;~7K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7Jyy z,!5 } ;
X;
\+<LE ~*&H$6NJS 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:
u"cV%(# *e TqVG. template < typename T >
X"|['t
struct ref
'6iEMg&3 {
P6'1.R typedef T & reference;
jjB~G^n } ;
h,u,^ r template < typename T >
PB\(= struct ref < T &>
`!;_ho {
gZ3u=uME typedef T & reference;
Xv5wJlc!d } ;
D[[|")Fn r"gJX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Pe_W;q. p?%y82E template < typename T >
P:K5",) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ul6]!Iy {
v!-/&}W)1 return l(t) = r(t);
36&e.3/# }
F4-$~v@ 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。
K*vt;L 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
In"ZIKaC .GPT!lDc 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
YNyk1cE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
b5dD/-Vj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7UKh688 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$kdB |4C 最后的布局是:
g#pr yYz Add
O-0x8 O^B / \
9]([\% ) Divide 5
r,8 [O / \
x/I%2F _1 3
B?gOHG*vd> 似乎一切都解决了?不。
%ufN8w!p 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Af~$TyX 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。
t:x\kp 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:
b;B%q$sntC wtLO!=B template < typename Right >
\$~|ZwV{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\g&,@'uh Right & rt) const
!7O+ogL {
T@H^BGs return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^qvZXb }
!I{0 _b{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
p}z<Fdu0 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
hn7#
L 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
~f&E7su-6+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
;LKkbT
5 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
L^/5ux 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
e9Wa<i8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
hE'-is@7 4$HhP,gL= template < class Action >
)
yi
E@
X class picker : public Action
Fj 8z {
P-9)38`5 public :
kr^P6}' picker( const Action & act) : Action(act) {}
z>1Pz( // all the operator overloaded
T$)^gHS } ;
r..iko]T *2>&"B09` Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
U*rcd-@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
DD+7V@ :DK {Vg6 template < typename Right >
8?B!2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ke;E1S-~ {
"b~+;<}Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r Xt}6[S }
g>E LGG|Q TM__I\+Q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n$A9_cHF7 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。
imhwY#D M!siK2 template < typename T > struct picker_maker
58}U^IW {
6IN
e@ typedef picker < constant_t < T > > result;
U#7#aeI } ;
p}}R-D&K template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x xHY+(m {
S1T"Z{$ typedef picker < T > result;
<VMGTBVQ } ;
k$^UUo6 ;Zcswt8]u 下面总的结构就有了:
gs^Xf;gvI functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*?@?f&E/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
]\-A;}\e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ch*8B(: 至此链式操作完美实现。
(U DnsF o*+"| (R,#a *CV 七. 问题3
9!ngy*\x 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ueogaifvB r8t}TU>C template < typename T1, typename T2 >
*P[hy ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h]5(]. {
Q^P}\wb> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9 &dtd }
S3C]AhW; )rIwqUgp6\ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
j.[.1G*(" zF`0J template < typename T1, typename T2 >
&Q/ W~)~ struct result_2
L8@f-Kk {
c`)\Pb/O typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KWbI'}_z } ;
~p6 V,Q EgEa1l!NSQ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&C5_g$Ma.Z 这个差事就留给了holder自己。
IV~>I-rd +zqn<<9 7uqzm template < int Order >
B&M%I:i class holder;
SBu"3ym template <>
$j%'{)gK class holder < 1 >
L]|gZ&^ {
n1ZbRV public :
(!u~CZ; template < typename T >
^cC,.Fdw struct result_1
^'MT0j {
93>jr<A typedef T & result;
*g "Nq+i@ } ;
1/B>XkCJ template < typename T1, typename T2 >
U7,e/?a struct result_2
|w~nVRb {
ZoW?nxY typedef T1 & result;
G`D`Af/B } ;
vQG5*pR*w template < typename T >
@Rze|
T. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;J( 8
L {
6xmZXpd! return (T & )r;
3lL-)<0A( }
ZL&qp04} template < typename T1, typename T2 >
y-pJF{ R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n:
^
d|@ {
4/~E4"8 return (T1 & )r1;
gT{Q#C2Baw }
biD$qg } ;
<18( #b}Z`u?@ template <>
_IHV7*u{; class holder < 2 >
:1Xz4wkWS* {
aH(J,XY public :
,Q$q=E;X template < typename T >
GTPHVp&y struct result_1
F@7jx:tI {
bn&TF3b typedef T & result;
"m$##X\ } ;
IZ-1c1
template < typename T1, typename T2 >
J9nX"Sb struct result_2
PCee<W_%YE {
/ y40(l? typedef T2 & result;
\[i1JG } ;
`,*3[ template < typename T >
[ZwjOi:) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lN
4oW3QT {
fCn^=8KOZ return (T & )r;
y3Qsv }
ha<[bu e template < typename T1, typename T2 >
#pow ub typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e;q!6% {
J7$5s return (T2 & )r2;
,5p(T_V/ }
|Pax =oJ\M } ;
%)8}X>xq =_*Zn(>t` '?' l;#^i< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
wh`"w7br 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
nsC3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Xf]d. : k/_ 59@) return l(i, j) = r(i, j);
dh iuI|?@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z6\UGSL ;%9 |kU return ( int & )i;
9!\B6=r y4 return ( int & )j;
!X#OOqPr= 最后执行i = j;
OX7M8cmc+ 可见,参数被正确的选择了。
a$OE0zn` N0Lw}@p 1W
LXM^4 !sP{gi#= wH&!W~M
八. 中期总结
*I.f1lz%* 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:
ORw,)l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`cUl7 'j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
AM \'RHL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cd_yzpL@}J :J@gmY:C +.[ <% ,/I.t DH ^A/k)x6 `p-cSxR_ 九. 简化
%)W2H^
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。
&)ChQZA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Do7Tj 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:
Cctu|^V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D_*WYV +-*/&|^等
- % h.t+=U 2. 返回引用。
:U%W% =,各种复合赋值等
;bib/ 3. 返回固定类型。
8qTys8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dn+KH+v 4. 原样返回。
s} ;{ZAtE operator,
?Ep [M:,q 5. 返回解引用的类型。
cp7=epho operator*(单目)
t\,PB{P:J 6. 返回地址。
m}t`FsB. operator&(单目)
WX?IYQ+ 7. 下表访问返回类型。
k$R-#f; operator[]
sIGMA$EK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S`0(*A[W* operator<<和operator>>
Jhhb7uU+ 1};Stai'
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。
9}<ile7^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<0&*9ZeD "Og7rl template < typename Left >
24*XL, struct value_return
pJ"qu,w {
IueFx u template < typename T >
)23H1 struct result_1
l'. VKh\C {
"(~^w=d:$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cf20.F{< } ;
7'V@+5 u0c1:Uv#~e template < typename T1, typename T2 >
EgCAsSx( struct result_2
.jE{ 3^ {
U$ElV]N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k"zv~`i' } ;
z E9W8:7 } ;
97C]+2R%^ u?(d gJ qiD@'Va\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
k2tF} @9RM9zK.q 下面我们来剥离functor中的operator()
{qJ1ko)$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L+i=VGm0 BG]#o|KW return l(t) op r(t)
9-a0 :bP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Zt{[*~ return op l(t)
L48_96 return op l(t1, t2)
1 bU,$4 return l(t) op
e\zm7_+i{ return l(t1, t2) op
CXMLt return l(t)[r(t)]
{Gk1vcq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZG8DIV\D7 7#Kn8s
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
/{n-Y/jp 单目: return f(l(t), r(t));
KBc1{adDx@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)g%d:xI 双目: return f(l(t));
`e&Suyf4B return f(l(t1, t2));
FGmb<z 2p 下面就是f的实现,以operator/为例
<=/hil L^?qOylu struct meta_divide
+lcbi {
4p;`C template < typename T1, typename T2 >
:J&oX
<nF^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ka
V8[|Gn, {
#f]SK[nR return t1 / t2;
\V~eVf;~ }
Moza".fiN } ;
H40p86@M XK@E;Rv 这个工作可以让宏来做:
HBXOjr<,{ v$wIm, j #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
qqY"*uJ' template < typename T1, typename T2 > \
MKi0jwJM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2uW;
xfeY 以后可以直接用
Am|%lj+1z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aeM+ d`f 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
Om2d.7S (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。。。)
?NsW|w_ WP'!*[z kxhWq:[c 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
;dgp+ 7[XRd9a5( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+\
.Lp 5 class unary_op : public Rettype
Qe:seW
{
CkQ3#L <2 Left l;
_)m]_eS._ public :
0 /U{p,r6` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K is"L(C yWo; a template < typename T >
I1M%J@ Cz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[waIi3Dv\ {
`b7t4d* return FuncType::execute(l(t));
Iit;F }
?IT*:A]E U$z-e/ template < typename T1, typename T2 >
meO:@Z0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)Y{L&A {
+',S]Edx return FuncType::execute(l(t1, t2));
y766;
X:J }
W.KDVE$}f } ;
K1yzD6[eW /@TF5]Ri je=a/Y=%U{ 同样还可以申明一个binary_op
'I6i,+D/q BpPy& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yl+gL?IES class binary_op : public Rettype
h
J)h\ {
-gX1-,dE Left l;
$B5aje}i Right r;
E{P|)`,V public :
g(CI;f}y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Txb#C[` |t#)~Oo template < typename T >
j{+.tIzpq[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[/41%B2 {
/"Uqa,{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
R8Fv{7]c }
=MDysb&: Q sCheHP template < typename T1, typename T2 >
B*Dz{a^.: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oQ[f,7u {
;+hH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v;D~Pa }
YO}<Ytx } ;
/!XVHkX[ s
R/F" ')<hON44EX 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
_
*Pf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r0% D58 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*#+An<iT ; 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。
|#R7wnE[k~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$Ri; ^pZw[ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
_ZSR.w}j/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
wgGl[_) 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Y\g3hM 下面是修改过的unary_op
pG;U2wE 3"~!nn0; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
07{)?1cod4 class unary_op
t&e{_|i#+ {
}a(dyr`S Left l;
0*{%=M m
GYoM public :
k!'a,R: ,/|T-Ka unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m#\dSl} {V
CWn95Z template < typename T >
)irEM struct result_1
'YSHi\z ]( {
z9Rp`z&`E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3eQ&F~S } ;
YNsJZnGr8# p>8D;#HmL template < typename T1, typename T2 >
0{-q#/ struct result_2
NyNXP_8 {
' %o#q6O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:&."ttf= } ;
8[{ Vu0R @GW#&\yM template < typename T1, typename T2 >
g}(L;fy>7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!%%6dB@%t {
nUOz\y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T{[=oH+ }
WCixKYq g{&ui.ml& template < typename T >
Yr[\|$H5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D2~*&'4y {
XVZ return OpClass::execute(lt(t));
uJ v-4H }
{&1/V PB\x3pV!} } ;
gp.^~p]x ?m"( Soh *u;Iw{.{ 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
1#+S+g@# 好啦,现在才真正完美了。
YS"=yye3e 现在在picker里面就可以这么添加了:
v):Or'$~M ji0@P'^; template < typename Right >
t\7[f >
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z!9-: {
E+;7>ja return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
</*6wpN }
h2fNuu" 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}:)&u|d_ #?:l b1 gc$l^`+M O3kA;[f; JDT`C2-Q 十. bind
HLG"a3tt 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。
61'XgkacDS 先来分析一下一段例子
8FY?!C 7J<5f) -e:`|(Mo int foo( int x, int y) { return x - y;}
P\k# >}} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iGB}Il) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Mb~F%_ 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。
JZyAXm% 我们来写个简单的。
$*fMR,~t& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|@4' <4t 对于函数对象类的版本:
7hPY_W
y zy
}$i? template < typename Func >
v`1M[ struct functor_trait
1p=]hC {
xU`p|(SS- typedef typename Func::result_type result_type;
HN|%9{VeB } ;
&
>fQp(f 对于无参数函数的版本:
_.8S& #AQV(;r7@ template < typename Ret >
8bld3p"^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
~b8]H|<'Y {
?$4 PVI} typedef Ret result_type;
9 djk[ttA) } ;
Er?&Y,o 对于单参数函数的版本:
%1+4_g9 (SAs- template < typename Ret, typename V1 >
Rnq7LGy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)+9Uoe~6 {
0LJv' typedef Ret result_type;
FU4L6n } ;
)lDD\J7 对于双参数函数的版本:
Pe3o;mx X=&KayD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hp|YE'uYT struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I%KYtv~` {
e+fN6v5pU typedef Ret result_type;
NK
H@+,+V } ;
?4T-@~~*`= 等等。。。
ysY*k` 5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/N.U/MPL_ 5`p.#
template < typename Func >
;;/{xvQ.1 struct func_return
d8P^lv*rQW {
|P?*5xPB template < typename T >
AFwdJte9e struct result_1
uQKT {
YPI-<vM~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O0H.C0} } ;
z+X}HL b@hqz!)l` template < typename T1, typename T2 >
'!B&:X) struct result_2
5\VWC I {
c@L< Z` u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~((O8@}J } ;
F*ylnB3z } ;
sK?twg;D*| l+0oS'`V*L 4;2uW#dG" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H3-hcx54T e~"U @8xk~ template < typename Func, typename aPicker >
;#< 0< class binder_1
19%imf {
\1M4Dl5! Func fn;
0?|<I{z2 aPicker pk;
NL+N%2XG7 public :
wi{3/ O+x!Bg7 template < typename T >
+X
88;- struct result_1
yyTnL 2Y9 {
G7/ +ogV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1<aP92/N& } ;
mgU<htMr1 5L}/&^E#p template < typename T1, typename T2 >
W=+ Y|R! struct result_2
=~LJ3sIX {
Z*6IW7# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
":N9(}9 } ;
&m;*<}X Bdpy:'fJn binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
l,aay-E V0 a3<6@4 template < typename T >
'8kP.l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t4-[Z$n5 {
TIg3`Fon return fn(pk(t));
B^}yo65I }
{R{=+2K!|k template < typename T1, typename T2 >
[0("Q;Ec[j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XW92gI<O {
9H1rO8k return fn(pk(t1, t2));
+:/%3}` }
as=fCuJ } ;
{?7Uj _+3::j~;m 0JujesUw( 一目了然不是么?
yEy6]f+>+ 最后实现bind
\o3gKoL% m+$VVn3Z} <9b&<K: template < typename Func, typename aPicker >
XL/u#EA0< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sV*H`N')S {
wVtwx0|1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ChQxa }
Lu%b9Jk G=bCNn< 2个以上参数的bind可以同理实现。
[()koU#w. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
7F.4Ga; %A0/1{( 十一. phoenix
ql~J8G9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u_Z+;{]Pj e&>2
n for_each(v.begin(), v.end(),
F_P~x(X (
3o/[t do_
O^rD HFj, [
b|(:[nB cout << _1 << " , "
xN'I/@ kb ]
`kSZX:=}; .while_( -- _1),
&uVnZ@o42 cout << var( " \n " )
RT8 ?7xFc )
G^@5H/) );
9W);rL|5 7a}k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
bvOq5Q6 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+
>!;i6| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b\,+f n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y8xE
6i wb ;xRP"w qmP].sA template < typename Cond, typename Actor >
]eV8b*d6 class do_while
K:WDl;8(d {
62NsJ<#> Cond cd;
b#o|6HkW Actor act;
I]_5}[I public :
:rP=t , template < typename T >
Zj
Z^_X3 struct result_1
iU:cW=W|M\ {
?\n>
AC typedef int result_type;
\
B%+fw } ;
V28M lP y<.5xq5_3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4mbBmQV$# A":T1s template < typename T >
lk =<A"^S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8xMX {
vw@S>GlGg do
Ni7nq8B< {
-I%5$`z act(t);
rSNi@; }
c[s4EUG while (cd(t));
(w zQ2Dk return 0 ;
?r!o~|9| }
[<TrS/,)> } ;
"EJ~QCW*Yh -ze J#B)C R^e'}+Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K.yb
^dg5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
23jwAsSo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
OcO3v'& 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
iJ|uvPCE 下面就是产生这个functor的类:
K|s,ru Y\hBd$lQ~ 6E}qL8'5x template < typename Actor >
.c cp class do_while_actor
V G~Vs@c( {
KG{St{uJ Actor act;
,iwp,=h= public :
IUct do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
EBmt9S nT)vNWT= template < typename Cond >
EEL,^3KR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
iam1V)V } ;
LXCx~;{\
{7pli{` D3K8F@d 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<\S:'g"( 最后,是那个do_
W!(LF7_! k|f4Cf, %N_%JK\{@ class do_while_invoker
{f p[BF {
uvS)8-o&F public :
Wn}'bqp template < typename Actor >
wUM0M?_p[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,"0:3+(8; {
Q=dy<kg'] return do_while_actor < Actor > (act);
_Bj":rzY }
wI "U7vr } do_;
??/
'kmd L{Vqh0QD& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pmYHUj
# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SZCze"`[ 最后来说说怎么处理break和continue
II=79$n`G 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。
PTV:IzoW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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