一. 什么是Lambda
0i\M,TNf* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7E79-r&n 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
BdH-9n~, 3!|;iJRH ud'-;W "4{LN}` class filler
]Hefm?9*^ {
j~jV'f.:H public :
=*c7i]@} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.7avpOfz } ;
#PH~1`vl IS &ZqE(`e Ssou 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:
NRIG 1v> 9CWezI+ )9"_J9G 1e{IC= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,NyY>~+ Gsq00j
&<Z 2Ay*kmW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n%o5kVx0 >\P@^ h] wc}5m
Hs
\kMefU 二. 战前分析
!W}9no 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。
zkuU5O 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
eo?;`7 o.!~8mD 'mFqEn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qh|_W(`y /* --------------------------------------------- */
xRzFlay8 vector < int *> vp( 10 );
1q:2\d] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jZ~n[
f+Q /* --------------------------------------------- */
{byBcG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g+Sbl /* --------------------------------------------- */
1VG4S){}\9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Uyg5i[&X@ /* --------------------------------------------- */
aJbO((%$|u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~-_kM /* --------------------------------------------- */
Gi?/C&1T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L\xk:j1[ Ez
fN&8E KyYM fC gM
u"2I5 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ybs\ES'?A 1._1, _2是什么?
>_-s8t=| 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zuJ@E=7 2._1 = 1是在做什么?
t\k$};qJ 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。
@ hiCI.?X 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。
/'l{E Cz\ew B _/-jX 三. 动工
g(qJN<RC/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jHE}qE~>5 S >X:ZYYC M3c$=> e.7EU template < typename T >
@s ? class assignment
l1OE!W W {
5
ZGNz1)?V T value;
jjw`Dto& public :
Dwr)0nk assignment( const T & v) : value(v) {}
F;4vPbH+ template < typename T2 >
M "p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;=eDO(Ij } ;
dJeNbVd )_syZ1j ; >hNt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Tc> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.w=/+TA r~jm`y cu7hBfj AN8`7F1 class holder
|:nOp(A\* {
lT(WD}OS public :
V@e?#iz template < typename T >
&C,'x4c" assignment < T > operator = ( const T & t) const
7~^GA.92 {
9kN}c<o return assignment < T > (t);
B(LWdap~ }
LtWP0@JA } ;
S;3R S; GK)?YM BP'36?=Zo 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=9'RM>
f9t6q*a`% static holder _1;
I5 o)_nc Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
TJ_$vI X^}I-M%{m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,<n}W+3 而不用手动写一个函数对象。
@r/#-?W :)wy.r;N bf ]f=;.+ #^lL5= 四. 问题分析
Vwg|K| 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。
L[oui,}_ 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。
D.B.7-_8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
s@&`f{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rdl;M>0@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=x%dNf$e{W 2h|MXI\g 五. 问题1:一致性
b#uL?f 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
@|
M|+k3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@Lpq~ 1eZB aktU$Wbwl struct holder
[-65PC4aN {
iV5yJF{ZH //
tvkb~ template < typename T >
B6u/mo< T & operator ()( const T & r) const
tX9{hC^ {
1->dMm}G[ return (T & )r;
jqWu }
*g:4e3Iy } ;
Fsmycr!R I
WTwz!+ 这样的话assignment也必须相应改动:
lGV0*Cji q.KG^=10 template < typename Left, typename Right >
6Z>FTz_ class assignment
A>vBQN {
m'Amli@[ Left l;
''q@> Right r;
k$R~R-' public :
~Sg5:T3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b*;Si7- template < typename T2 >
wj*,U~syB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Jj>?GAir } ;
prC;L*~8 0[RL>;D: 同时,holder的operator=也需要改动:
V/%>4GYnC oibsh(J3 template < typename T >
,0~^>K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G"-?&)M#a {
(7mAt3n
k return assignment < holder, T > ( * this , t);
T%.8'9 }
%824Cqdc 6*PYFf` 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_7Rr=_1} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4^p5&5F JmF l|n/H return l(rhs) = r;
14Xqn8uOW 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
dT`D:)*: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6CV*
Z\b 8UXjm_B^' template < typename Tp >
@)UZ@ ~R class constant_t
^ssK {
lW+\j3?Z$ const Tp t;
;+e}aER&9 public :
O!mvJD constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
c&r70L, template < typename T >
8>trS=;n const Tp & operator ()( const T & r) const
8|):`u {
> A Khf return t;
$Z!`Hb }
<>dT64R| } ;
.R)D3NZp
|XT)QK1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D8inB+/- 下面就可以修改holder的operator=了
!S^AgZ~ T m_bz&Q template < typename T >
0C =3dnp6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
v/Py"hQ {
1{r3#MVL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3/aMJR:o
}
x*![fK ~3Lg"I 同时也要修改assignment的operator()
i'a?kSy .\[`B.Q template < typename T2 >
@XgKYm
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w zYzug 现在代码看起来就很一致了。
7FzA* Of-Rx/ 六. 问题2:链式操作
t|H^`Cv6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
cQ/5qg 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。
R{WE\T ' 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。
!Z`j2
e} 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。
VeGL) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
aDq5C-MzG y[`l3;u:' template < typename T >
_a5d?Q9Z struct result_1
)jU)_To {
k&&2Tq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`s"'r ! } ;
_4rFEYz$d f* !j[U/r_ 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:
=q>'19^Jx W0y '5` template < typename T >
KX!T8+Y struct ref
= 6tHsN23 {
jq-p;-i typedef T & reference;
3
*d"B tg } ;
O*eby*%h template < typename T >
|
h`0u'# struct ref < T &>
{HL3<2=o {
ZRv*!n(Ug< typedef T & reference;
D!Q">6_"z } ;
;o^eC!:/% &+a9+y
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,oN8HpGs C+?Hm1 template < typename T >
1LqoF{S: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6o
|kIBte- {
,LTH;<zB) return l(t) = r(t);
VGfMN|h }
@x9a?L.48 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。
0Oi,#]F 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
P7J>+cm $"`- ^ 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
{s)+R[?m<o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q`|LRz&al _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+J_c'ChN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{p)",)td 最后的布局是:
b^ L
\>3 Add
B||*.`3gN / \
CEXyrs< Divide 5
3b*cU}go / \
&Flglj~7l _1 3
dI*pDDq# 似乎一切都解决了?不。
t2EHrji~ 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。
-mC0+}h 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。
w3#Wh|LQ- 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:
kUq=5Y `D s4G|_== template < typename Right >
A:>01ZJ5S+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cmBB[pk\ Right & rt) const
$@sEn4h {
bsuus
R9W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
So{x]x:f }
`kOD[* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y]2qd35u_A XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
D5$wTI 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。
P.6nA^hXB 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。
5 elw~u
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。
E_Im^a 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?
6^%UU
o% 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:
LL] zT H0 qgE 73.!`6 template < class Action >
/nyUG^5#{ class picker : public Action
4S,`bnmB {
^cV;~&|.Xk public :
[!!o-9b picker( const Action & act) : Action(act) {}
if}-_E<F // all the operator overloaded
wkP#Z"A0~ } ;
QN@CPuy I{
HN67O 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。
aki_RG>U' 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:
tDSJpW'd (]b!{kS template < typename Right >
=fu
:@+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kz{/(t {
"Weg7mc# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;} und*q }
NZ;{t\ '#s05hr Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=jSb'Vu| 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。
A~Y^VEn W)9K`hM6 template < typename T > struct picker_maker
OTMJ6)n7 {
Vm%1> '& typedef picker < constant_t < T > > result;
$P>`m$(8 } ;
${+ @gJ+S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cU0s
p {
9[1`jtm typedef picker < T > result;
3mYiQ2 } ;
i%ZW3MrY~ 5V5%/FUm 下面总的结构就有了:
TftHwe):V 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~(_x"uXd 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。
Ae69>bkE0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r;>*_Oc7g 至此链式操作完美实现。
$}lbT15a t>1Z\lE\" XD |E=s 七. 问题3
!
vP[;6 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
C3< m7h 8i6Ps$T template < typename T1, typename T2 >
9UKp?SIF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hc~s"Atck {
D!.[q -< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
()K " c# }
dlJbI}-v= Y3r%B9~ 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:
2rmSo&3@s Yiry["[]Q template < typename T1, typename T2 >
T_sTC)&a struct result_2
:/:.Kb {
8aO~/i:(. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s_x:T<] } ;
s4 6}s{6 =:D aS`~V 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?
D@.tkzU@E 这个差事就留给了holder自己。
7h6,c /< VUVaaOmO P8^hBv* template < int Order >
{ T4 class holder;
_cy2z template <>
,Vh.T&X5 class holder < 1 >
T32+3wb"I {
t<~ $ public :
D|rFu template < typename T >
Xv<B1 struct result_1
uwa~-xX6 {
NG typedef T & result;
4AG\[f
8q } ;
43={Xy template < typename T1, typename T2 >
.u:81I=w( struct result_2
r) $+ {
(4'$y`Z typedef T1 & result;
'rMN=1:iu" } ;
M&NB/ template < typename T >
A;/-u<f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vw>2(K=e1 {
'|S%aMLZ) return (T & )r;
w=j }
Mu{;vf|j template < typename T1, typename T2 >
Nc+,&R13m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o4*+T8[|5 {
58%#DX34M return (T1 & )r1;
S:TgFt0 }
e*@{%S } ;
A-,up{g ##@$|6 template <>
(>`5z(X class holder < 2 >
`)GrwfC {
~=8uN< public :
{Zh>mHW3 template < typename T >
G
16!eDMt struct result_1
)K,F]fc+O {
H2
$GIY typedef T & result;
%Eb%V ($ } ;
i/~1F_ template < typename T1, typename T2 >
Z9575CI< struct result_2
9:`(Q3Ei {
*Ho/ZYj3 typedef T2 & result;
(T!9SU } ;
BNd^qB ? template < typename T >
kGd<5vCs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iXjo[Rz^C {
OfctoPP _0 return (T & )r;
usEwm,b) }
~_Lr=C D;4 template < typename T1, typename T2 >
R2(3>`FJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z^]|o<.<I {
UJfEC0 return (T2 & )r2;
Mk=mT3=# }
%g1,Nk } ;
^
<Pq,u%k YnxRg n|b5? 3 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> >。
,y+$cM( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:JfE QIN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
DXa=|T F)+{AQL return l(i, j) = r(i, j);
d}JP!xf% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6KVnnK /ODXV`3QYI return ( int & )i;
mp9{m`Jb* return ( int & )j;
G:pEE:W[ 最后执行i = j;
U$
F{nZ1 可见,参数被正确的选择了。
9lGOWRxR) jM$`(Y 3GuH857ov 4O;OjUI0a ;5tazBy&:C 八. 中期总结
zo[[>MA 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:
^|/]( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
W?eu!wL#p 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
} ~"hC3w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x_c7R;C ZTU&,1Y ; rAs,X QHWBAGA VxY+h`4# (y?ITz9 九. 简化
=QK$0r]c'k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
wMdal:n^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
GrTulN? 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`)T~psT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
es>W$QKlo +-*/&|^等
em\ 9'L^ 2. 返回引用。
Ea?XT&, =,各种复合赋值等
W - 3. 返回固定类型。
Mz1G5xcl 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?V}j`r8|\4 4. 原样返回。
_UT$,0u_i operator,
-s|}Rh?Y 5. 返回解引用的类型。
qNm$Fx operator*(单目)
-jn WZ5. 6. 返回地址。
x5QaM.+=J operator&(单目)
^S)cjH`P 7. 下表访问返回类型。
Pt&(npjN, operator[]
4'6`Ll|iq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o99pHW(E operator<<和operator>>
WBN w~|DO] >0dv+8Mn 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。
M/q E2L[y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^{xeij/ .[Ap=UYI> template < typename Left >
+=]!P# struct value_return
Hewd4k {
' j6gG template < typename T >
FJ % struct result_1
_>=L>* {
f{"8g"[[)( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'Fs)Rx}\0 } ;
KAsS[ ovwQ2TuK template < typename T1, typename T2 >
GEEW?8 struct result_2
uA$<\fnz {
m85WA
#
` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?x+Z)`w_ } ;
O/.Uh`T`6 } ;
*dvDap|8W 8a_[B~ xB@|LtdO9; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{
.*y uP<0WCN 下面我们来剥离functor中的operator()
WHAQu]{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gqR)IVk>% ?%VI{[y#> return l(t) op r(t)
R-Z~V return l(t1, t2) op r(t1, t2)
P
i Fm| return op l(t)
Fbu5PWhlc return op l(t1, t2)
RN)dS>$ return l(t) op
3SSm5{197 return l(t1, t2) op
.e'eE return l(t)[r(t)]
TZtjbD>B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>7roe []-| e5.h ? 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:
K9vIm4::d$ 单目: return f(l(t), r(t));
*]h`KxuO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}hYZ"
A~ 双目: return f(l(t));
$''9K return f(l(t1, t2));
~GuMlV8 下面就是f的实现,以operator/为例
oW^*l#v RJy=pNztm struct meta_divide
\`ZW* EtPI {
]r3Kg12Mi template < typename T1, typename T2 >
S}f?.7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=CL}
$_ {
1yV: qp return t1 / t2;
|A%<Z( }
uNn[[LS } ;
<" @zn vsL[*OeI 这个工作可以让宏来做:
?88`fJ@tk? 0<PR+Iv*i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}<z_Q_b+e template < typename T1, typename T2 > \
q %0Cg= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hky;CD~$ 以后可以直接用
S!PzLTc DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+dBz`WD 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
'+
xu#R (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。。。)
[xh*"wT#g 8vuCc= $5L0.$Tj 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
,*]d~Y 66#" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sz--27es class unary_op : public Rettype
__[xD\ES {
PyA&ZkX> Left l;
^1Xt]T`e public :
}n7th unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bu&t'?zx! U!XS;a) template < typename T >
A:y.s;<L0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c}[+h5 {
5/gDK+%4D( return FuncType::execute(l(t));
dq IlD!
}
eZr&x~]
-w V:/7f*n7 template < typename T1, typename T2 >
_SACqamo5s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JlKM+UE: {
+,v-=~5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
<!pQ }
cst}Ibfi } ;
9s}Kl($ uY<
H#k ^`SA'F, 同样还可以申明一个binary_op
)2DQ>cm XhdSFxW} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xyH/e*a class binary_op : public Rettype
8F)G7
H, {
577:u<Yt Left l;
NZN-^ > Right r;
'cNKjL; public :
ds[QwcV9- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$T<}y_nHl 5efxEt>U template < typename T >
g(O;{Q_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;WT{|z {
-Q;#sJ? return FuncType::execute(l(t), r(t));
+>7$4`Nb2 }
Y${l!+q O[9-:,B{w template < typename T1, typename T2 >
}j1!j&& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IMnP[WA! {
M[~{Vd return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d7cg&9+ }
!3oKmL5 } ;
$KjTa#[RX7 mL~z~w*s m-T~fJ 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
2X-l{n;> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fqs]<qi DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
91of~ffh 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。
==/n(LBD 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$jI>[% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
TP1S[`nR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8u2+tB 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ni 下面是修改过的unary_op
}.)s%4p8
cgC\mM4Nla template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#JA}3] class unary_op
`\<37E\N} {
,jy*1Hjd Left l;
}a&mY^ Pw@olG'Ah public :
5&CDHc7Oj rZ_>`}O2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VohhQ 5)zn :$cz template < typename T >
rZbEvS struct result_1
Bn]K+h\E {
W[NEe,.> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,J mbqOV?! } ;
`-B+JQmen '?o9VrO template < typename T1, typename T2 >
Wv!<bT8r struct result_2
N0n^L|(R {
/T0nLp`gi typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K#K\-TR|$ } ;
Aox3s? e=/&(Y template < typename T1, typename T2 >
lf>nbvp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BzpP7 ZWV {
:^C'<SY2Gs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
SC#sax4N!= }
oJ*1>7[ J 0MIUI<;j template < typename T >
|'HLz=5\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Tf]:4Y" {
q}L+/+b return OpClass::execute(lt(t));
m:`@?n~.. }
K&A;Z>l,v5 77gysd\( } ;
tPuut\ee }0=<6\+:` lm'Zy"~:: 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
z&nZ<ih
好啦,现在才真正完美了。
7N2\8kP 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q"J-tP! 6R}j-1
<n template < typename Right >
a0Oe:]mo\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-E&e1u,Mi {
ul5|.C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!)Ni dG }
]Ql 0v"` F 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。
OCyG_DLT$5 !UV5zmS N:+
taz- fW0$s` wpPn}[a 十. bind
`T!#@&+ 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。
sLcY,AH 先来分析一下一段例子
]]iO- } v:ER4 _; ]e@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
,ul5,ygA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5K56!*Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HV]Ze>} 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。
O ++/ry%k 我们来写个简单的。
N=,j}FY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eE:&qy^ 对于函数对象类的版本:
LhJ a)jFQ 1]4^V7y template < typename Func >
|ek
ak{js struct functor_trait
?;7b*Z {
:iY$82wQ typedef typename Func::result_type result_type;
b^V'BC3 } ;
PjqeE,5 对于无参数函数的版本:
XYbyOM VI X,fu! template < typename Ret >
A[/I#Im7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
):6- {
{E,SHh typedef Ret result_type;
Iz\1~ } ;
Z>A{i?#m 对于单参数函数的版本:
g@nk.aRw 3(lVmfk template < typename Ret, typename V1 >
W"(u^} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
y8s=\`~PR {
c{88m/;eP typedef Ret result_type;
d!{7r7ob\ } ;
;[5r7
jHU 对于双参数函数的版本:
k
'zat3#f ,-#GX{! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`<vxG4=62\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
we]>(| {
;El <%{( typedef Ret result_type;
H7IW"UkBR } ;
{7#03 k 等等。。。
WfVMdwz= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K;kM_%9u T)\NkM& template < typename Func >
`1'5j "v struct func_return
9&jPp4qG {
LdWc
X`K template < typename T >
>BiRk%x struct result_1
"n- pl {
>A jCl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!EFBI+?& } ;
ju{%'D!d9 wJIB$3OT template < typename T1, typename T2 >
Ph)|j&] struct result_2
6v47 QW|' {
O-GxUHwWr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%Y',|+Arx } ;
z}APR@?`n8 } ;
P/aDd@j t .=Oj mTjm92 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:('I)C
GXeAe}T template < typename Func, typename aPicker >
HF4Lqh'oco class binder_1
XS/n>C {
( pD7 Func fn;
vgk9b!Xd aPicker pk;
8eX8IR!K9 public :
05)|"EX) l{EU_|q template < typename T >
`p|[rS> struct result_1
%cj58zO|y {
1ih* gJPpj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R+Lk~X^*l' } ;
>l2w::l% >UN vkQ: template < typename T1, typename T2 >
hWxT ! struct result_2
84Zgo=P} {
~07RFR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NhDA7z`b'J } ;
4K,''7N3 qy9i9$8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#JS`e_3Rr
SsRVd^=;x template < typename T >
JN^bo(kb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PW^ 8;[\QP {
kH2oK:lN return fn(pk(t));
m<FK;
}
C1ZyB"{
template < typename T1, typename T2 >
o*;2mFP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nP
u`;no {
=c]a
{|W? return fn(pk(t1, t2));
H5p5S\g-) }
\\s?B K } ;
vzy!3Hiw @YB85p"]J. R-C5*$ 一目了然不是么?
,RN|d0dE 最后实现bind
^H'kHl'F A^vvST%7 u*k*yWdr template < typename Func, typename aPicker >
=LqL@5Xr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J";=d4Sd {
_#(s2.h~J return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y eO-gY[b }
#^;s<YZ` MLeX;He 2个以上参数的bind可以同理实现。
;_p fwa4 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。
\CwtX(6. j`Nh7+qs 十一. phoenix
ITQ9(W
Un Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kYtHX~@ ,4yG(O$) for_each(v.begin(), v.end(),
-$m@*L (
Zly-\z_ do_
3FY_A(+ [
#nbn K cout << _1 << " , "
,5kvn ]
xv&S[=Dt .while_( -- _1),
oB}K[3uB:t cout << var( " \n " )
%t{Sb4XZ4k )
We\Y \*!v );
A?'
H[2]w" &/DOO ^ 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:
jQs*(=ls 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
1W0.Ufl) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
sSy$(% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>\&= [C NkoofhZ W/a,.M template < typename Cond, typename Actor >
7y>(H<^> class do_while
pMDH {
$>(9~Yh0 Cond cd;
G V=OKf# Actor act;
Md?acWE*L public :
/khnl9~+ template < typename T >
u YabJqV struct result_1
]'6'<S {
K7S754m typedef int result_type;
k_BSY=$e*D } ;
OMi02tSm p&QmIX]BZ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
W1;=J^<&1 C|9[Al template < typename T >
=!YP$hf Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i<bxc {
5U3qr*/ ;m do
J+0/ :00( {
)FV6, act(t);
1O23"o5= }
)ph30B while (cd(t));
C~{xL>I return 0 ;
K,G,di }
*^ey]),f54 } ;
/ Z1Wy-Z '%);%y@v dA|Lufy# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!2#\| NJk 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~ t"n%SgY 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4p?+LdL 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
,T/GW,? 下面就是产生这个functor的类:
&+,:u*% P:>'
iF8@9m template < typename Actor >
#g F2(iK6 class do_while_actor
^uM_b {
BB0g}6M Actor act;
/G{&[X<4U public :
\ hrBq^I do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I7A7X* Kq8(d`g} template < typename Cond >
sC!1B6: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>,kL p|gA } ;
bG"6pU KUlB2Fqi Ko4)0& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{qY3L8b 最后,是那个do_
?<Z)*CF) A\Lr<{Jh H]VsOr class do_while_invoker
f 5mY;z" {
-e &$,R>; public :
@;g`+:= template < typename Actor >
SgyqmYTvZw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
23)F-.C}j {
E1^aAlVSD return do_while_actor < Actor > (act);
(_s;aK }
)o86lH"z } do_;
P_kaIPP f%vHx, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=_K%$y* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
IES41y< 最后来说说怎么处理break和continue
0W;q!H[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。
*iPs4Es- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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