一. 什么是Lambda
PY.c$)az> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;5A&[]@^^@ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
qbkvwL9 @M?N[LG a8-2:8Su t#~r'5va class filler
nv(Pwb3B {
N
G1]!Vz5 public :
|$":7)eH! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AU}P`fT! } ;
Ay!=Yk^~ 'N],d&fu^^ Uq&ne1 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:
@YP\!#"8 uYS?# g \@Gyl_6^ pc5-'; n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
TdP_L/>|J E) >~0jv G.O0*E2V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0,(U_+n )]!Ps` ,u rB}UFS) Gu<3*@Ng 二. 战前分析
I~MBR2$9 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
yE-&TW_q:> 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
hZ.Sj~>7` _Q/D%7[pa (^Xp\dyZL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kqSCKY1 /* --------------------------------------------- */
{!xPq% vector < int *> vp( 10 );
&~U8S^os transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4-=> >#
P /* --------------------------------------------- */
\w^iSK- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X",fp /* --------------------------------------------- */
%WCA?W0:4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tuK"}HepB /* --------------------------------------------- */
=R!=uml( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+M
(\R?@gr /* --------------------------------------------- */
-c%GlpZw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
52tIe|KwL f!*b8ND^R
5SK{^hw ,v$gQU2 看了之后,我们可以思考一些问题:
N-
? U2V 1._1, _2是什么?
3`J?as@^8 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。
@h([c 2._1 = 1是在做什么?
X_|8CD-@6 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。
P@p(Y2&~g 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。
1#Dpj.cO# #18H
Z4N m1VyYG 三. 动工
`,aPK/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
' G-]> c}Y(Myd Rs{L Qwk template < typename T >
gCgMmD=AZ class assignment
18Vtk"j {
>c\'4M8Cz T value;
OAR1u} public :
_+%-WFS| assignment( const T & v) : value(v) {}
U#+S9jWe template < typename T2 >
E$34myOVf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
iquB]z' } ;
ss% ahs jio1#& $B*E k>EK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RqXcL,,9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vd SV6p.d 4<70mUnt >;nE.] De4UGX class holder
IQoz8!guh: {
mmAikT#k public :
j.sxyW?3 template < typename T >
,`G8U/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
%U)/>Z {
`z-4OJ8~ return assignment < T > (t);
]/HSlT= }
g[44YrRD } ;
#SQT!4 q0.+ F4 ^P~%^?( 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
U'UV=:/- @YMef`T: static holder _1;
G7pj.rQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PNd]Xmv) O!lZ%j@% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
._~_OVU 而不用手动写一个函数对象。
m-dne/%_ #c'yAa F5gL-\6 C&,&~^_F 四. 问题分析
#!OCEiT_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
KFdV_e5lU 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
]=2Ba<)m 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b~Op1p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f`.8.1Rd 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5.]+K<:h"A vJ7I
[Z 五. 问题1:一致性
E08FUAth]# 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"'4R_R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X~sl5? L|qQZ= struct holder
w W1aG {
`Ff3H$_* //
KIC5U50J template < typename T >
ixw3Z D(>+ T & operator ()( const T & r) const
&xgMqv2/ {
s-}|_g.Pt return (T & )r;
JWr:/? }
bA@!0,m } ;
KF|+#qCN n&D<l '4 这样的话assignment也必须相应改动:
Z%y>q|: !Sy._NE`z template < typename Left, typename Right >
_Buwz_[& class assignment
\acJ9N {
dD?1te Left l;
9s6@AJf Right r;
II3)Cz}xRG public :
$/Gvz)M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VJDF/)X3$ template < typename T2 >
>E|@3g
+2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-/ ;y*mP } ;
w0)V3 4[
M!x 同时,holder的operator=也需要改动:
MGfDxHg] @HxEp;*NH" template < typename T >
6b~Zv$5^Y- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]{{A/ j\ {
n`2d return assignment < holder, T > ( * this , t);
81eDN6
M\ }
7"2L|fG 8B JxD< 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J_C<Erx[O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(8TB*BhQ_ C<?}?hhb return l(rhs) = r;
KoRJ'WW^ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
o%i^t4J$e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&M,a+|yuY cTCo~Pk4 template < typename Tp >
MIo<sJuv class constant_t
k*(c8/<.d {
q&Y'zyHLP const Tp t;
gS _)( public :
vp?87h constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8>x!n/z) template < typename T >
'3 w=D
) const Tp & operator ()( const T & r) const
u =z$**M^ {
:6S!1roi return t;
1 !bODd }
B]L5K~d } ;
U&yXs'3a& Rq )&v*= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QG*=N {%5 下面就可以修改holder的operator=了
t.$3?"60~
H;s template < typename T >
CnSf GsE> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
XE*
@* {
QO0}-wZR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
']Gqa$(YC }
k"&loh XAwo~E 同时也要修改assignment的operator()
oGM Ls GR@!mf template < typename T2 >
+~?ze,Di T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X,n4_=f 现在代码看起来就很一致了。
&lbxmUeU <`k\kZM 六. 问题2:链式操作
Ni#!C:q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{e\Pd!D?| 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。
SNV~;@(h 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。
NdGIH/Y;M 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。
p4Cw#)BaS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ZQXv-" u?5d%]* template < typename T >
_8P"/(
`Rw struct result_1
) DXN|<A {
_x&;Fa% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}IO<Dq=[ } ;
jWJq[l 0<_|K>5dS| 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:
$3<,"&;Ecs 6w(Mb~[n template < typename T >
w`=_|4wFw struct ref
rt%?K.S/ {
g\S@@0T{0 typedef T & reference;
^!^6 | [ } ;
BZq_om6 template < typename T >
r8g4NsRVtv struct ref < T &>
;iR( Ir {
tvXoF;Yq typedef T & reference;
RO[Ko-m|/N } ;
J ^gtSn^ HM57b>6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O4RNt,?l ~\kJir template < typename T >
EBlfwFd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W&CQ87b {
<k?ofE1o return l(t) = r(t);
b~fX=!M }
A<P3X/i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
bwo-9B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KiYO,nD;\ 1c_gh12 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
^ CVhV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cpvN
}G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9<u^.w +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nv&uhu/q 最后的布局是:
1{+x >Pv: Add
!$Aijd s5 / \
]T|9>o! Divide 5
Xou1X$$z / \
)OQhtxK _1 3
WeDeD\zy 似乎一切都解决了?不。
maAZI-H{ 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。
{6{y"8 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。
L08>9tf` 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:
Y$xO&\&) jy@vz,/:%5 template < typename Right >
u>c\J|K_V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9rXbv4{ Right & rt) const
^2f'I iE {
7jvy]5y8&~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f?8cO#GU }
}/~%Ysl 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L#sw@UCK XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
9ZvBsG) 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
fm$eJu 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。
MV
+R $ 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。
Dy6uWv,P 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?
?CO\jW_
*n 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:
M
S
3?#b }
8ZCWmd template < class Action >
_Gs*4: class picker : public Action
@(>XSTh9 {
!`5[(lm public :
pRI<L' picker( const Action & act) : Action(act) {}
3jF#f'* // all the operator overloaded
q-s! hiK } ;
X-1<YG o?nlnoe 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。
M|!^ #!a( 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:
#qkokV6` ZeewGa^r template < typename Right >
' >(])Oq, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
HQHFD0hv {
KHwzQ<Z3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
AA][}lU:5 }
0dS}pd">k .5Y%I;~v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EvZ;i^.8LS 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。
*hVbjI$ GC?X>AC: template < typename T > struct picker_maker
|GuIp8~ {
RmS|X"zc typedef picker < constant_t < T > > result;
Z(Da?6#1 } ;
x._IP,vRx^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sYV7t*l {
lfjY45= typedef picker < T > result;
yXU-@~ } ;
(vte8uQe bqugo 下面总的结构就有了:
!0ly1T 9 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。
Y.I-hl1<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。
zJ{?'kp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6o@}k9AN 至此链式操作完美实现。
{\-rZb==F2 !NWz kp3(/`xP 七. 问题3
_\E{T5 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。
Gvo(iOU @$FE}j_ template < typename T1, typename T2 >
(]7*Kq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3wXmX {
rkhQoYZ[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dz/'
m7 }
@|Z:7n6S {MmHR 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
`@GqD >cwyb9;!kK template < typename T1, typename T2 >
=! v.VF\; struct result_2
;t47cUm6j {
jvx9b([<sG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(H *-b4]/ } ;
a%*l]S0z" R'a%_sACj> 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
wu?ahNb.`Y 这个差事就留给了holder自己。
AH`n i^P@? ZJ(/cD template < int Order >
97:1L4w.( class holder;
* d6[kY template <>
xGbr>OqkTX class holder < 1 >
"%~\kJ(G {
v +-f
pl& public :
ps0wN%tA template < typename T >
f`<j(.{9F struct result_1
_3$@s{k-TI {
<%eY>E typedef T & result;
`B+%W } ;
yu"Ii-9z template < typename T1, typename T2 >
0P`wh=") struct result_2
`mPmEV< {
^_4TDC~h typedef T1 & result;
~ZU;0# } ;
C("PCD
template < typename T >
j`^':! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{9TWPB/> {
AoHA+>&U return (T & )r;
d7N;Fa3yL }
*D`qcv template < typename T1, typename T2 >
'G6TSl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[+$l/dag {
}GvoQ#N return (T1 & )r1;
G%)?jg@EA }
>Bp%~8f } ;
xO'I*) ~45u
a template <>
GZT}aMMSJ class holder < 2 >
}C>Q {
1"46OCu{ public :
9dA(f~ template < typename T >
.lu:S;JSnS struct result_1
Rde_I`Ru {
>4TJH
lB}8 typedef T & result;
FzmCS@yA } ;
5A 1oZ+C# template < typename T1, typename T2 >
1wUZ0r1' struct result_2
Cw?AP6f% {
xrx{8pf typedef T2 & result;
1!/+~J[# } ;
KsYT3 template < typename T >
A/N*Nc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zO{$kT\r& {
)6)|PzMQ' return (T & )r;
j)\g0u6 }
(ohkM`83k template < typename T1, typename T2 >
THHrGvb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3(P^PP8 {
475yX-A return (T2 & )r2;
N>`+{ }
"M6a_rZ2W } ;
7ka^y k@Q OXDlwbwL ))c;DJc 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> >。
lp[3z&u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ub6\m=Y7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6A M,1 l^xkXj return l(i, j) = r(i, j);
qGkrG38K 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~C5iyXR $gDp-7 return ( int & )i;
n ! qm return ( int & )j;
$N;!. 5lX3 最后执行i = j;
&n<jpMB 可见,参数被正确的选择了。
|Ix6D :w_F<2d0
0 ]Oc
:x $o\p["DP iM2
EEC 八. 中期总结
fEs957$ 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:
`'Ta=kd3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;t%L(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。
L:YsAv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1hZM))
OfTcF_% ;0E"4(S.q1 j-gLX ;TSnIC)c CkoPno 九. 简化
6uDA{[OH 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。
4\pA^%73 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
d1e'!y}R5 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:
7~\Dzcfk"P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NOyLZa' +-*/&|^等
QXJD'c 2. 返回引用。
ZC"6B(d =,各种复合赋值等
([|5(Omd\ 3. 返回固定类型。
+^YV>; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_if&a' 4. 原样返回。
?y<n^` operator,
XeDU
, 5. 返回解引用的类型。
3+A 0O%0* operator*(单目)
R,Zuy(g 6. 返回地址。
hD<z^j+ operator&(单目)
?d+B]VYw 7. 下表访问返回类型。
;YZw{|gsh operator[]
SJU93n"G/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n!Y.?mU6 operator<<和operator>>
t{~"vD9Am $O}gl Q 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。
1\YX| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v{
C]\8 QN_5q5 template < typename Left >
V EY !0PIj struct value_return
@mP@~ {
>o.u, template < typename T >
7vr)JT= struct result_1
TeqFy( Dr {
"]c:V4S#`A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S-2xe?sb } ;
?Tuh22J{Q )2S0OY. template < typename T1, typename T2 >
""pJO 6bI struct result_2
$L</{bXW {
{(a@3m~a% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3kR- WgVF, } ;
^ Jnp\o> } ;
hph 3kfR Jq6p5jr" W[^XG\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ac+7D:X l^$:R~gS 下面我们来剥离functor中的operator()
PNc200`v4_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@Jm$<E twgU ru return l(t) op r(t)
0?p_|X'_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
EzNmsbtZ( return op l(t)
hNx`=D9[7 return op l(t1, t2)
d0-}Xl return l(t) op
pbqa return l(t1, t2) op
nWXI*%m5 return l(t)[r(t)]
:Hd?0eZ| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CWBsiL
f ,}{E+e5jh7 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
=Rb, `% 单目: return f(l(t), r(t));
-^#Ix;% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)_j.0a
双目: return f(l(t));
|:!0`p{R return f(l(t1, t2));
;uoH+`pf 下面就是f的实现,以operator/为例
K?I@'B' "#4PU5. struct meta_divide
-D!F|&$ {
I*lq0& template < typename T1, typename T2 >
ZlO@PlZ) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uaU!V4- {
7ZZSAI return t1 / t2;
2A`EFk7_X }
P45q}v } ;
ke3=s a S<JsB 这个工作可以让宏来做:
6 Dg[b h@W}xT #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|d%Dw^ template < typename T1, typename T2 > \
QyHUuG|g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;U20g:K 以后可以直接用
W{-N,?z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f2{4Y) 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
}WCz*v1Wq (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。。。)
2o\\qEYg up:e0di{ o.Cj+`0} 5 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
.mok.f<G_m 0A1l"$_| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kN}.[enI~ class unary_op : public Rettype
gpw(j0/Fs {
/u #9M { Left l;
B1LnuB% public :
8|d[45*q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4yBe(&N-d #e9B|Y?b template < typename T >
bM-Y4[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(j-(fS {
>Mvt;'c return FuncType::execute(l(t));
^2mXXAQf7^ }
sWX %<
W1y template < typename T1, typename T2 >
" g_\W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CiMy_`H {
3i s.c) return FuncType::execute(l(t1, t2));
cA/2,i }
dUe"qH29s } ;
{Ua5bSbh gsU&}R1*h *g=*}2 同样还可以申明一个binary_op
D6ck1pxkx x65e,' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N`zHe*=[~ class binary_op : public Rettype
!4 hs9b {
@x=CMF15 Left l;
"n8_Ag@r Right r;
;l`8w3fDt public :
u@gYEx} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(>8fcQUBb N@A#e/8 template < typename T >
F8=6!Qj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G4RsH/ {
Ko%rB+d return FuncType::execute(l(t), r(t));
qlgh$9 }
Wc]Fg9E ~Snw': template < typename T1, typename T2 >
qy-BZ%3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2XXEg>CU {
*uv\V@0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
CI @I }
UWusSi3+LG } ;
{K|{a ~(&xBtg:} jWoo{+=D 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
lhjPS!A~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|QzPY8B9O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nB:Bw8U"Q 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
de`6%%| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZO;]Zt] 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Awr]@%I 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5S7Z]DXiT8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
CY7REF 下面是修改过的unary_op
;J5oO$H+68 }BfwMq4E)n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K^>qn,]H' class unary_op
,%jJ
,G, {
IcIMa Left l;
ZtvU~'Q @eMyq1ZU public :
*Zc-&Dk:Ir 8ziYav unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bZlAK) !PQRlgcG template < typename T >
un/eS-IIh struct result_1
brVT {
:heJ5*!, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A%2!Hr } ;
jG^~{7# zeua`jQ template < typename T1, typename T2 >
y7w>/7q struct result_2
^{Vm,nAQqs {
cbteNA!> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o j^U } ;
/J6CSk -5qO}^i$a template < typename T1, typename T2 >
1";~"p2( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~Ep&:c4:D {
asJYGqdF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}.hBmhnZmI }
vx4&
;2 ^ID%pd template < typename T >
Kr#=u~~M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6%'{Cq1DE {
mrbIoN==` return OpClass::execute(lt(t));
ydFY<Mb(o }
>:xnjEsi$/ >2|#b } ;
[L\w]6 "s*{0'jo !kIw835U 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
4v!@9.!vQ 好啦,现在才真正完美了。
6JL
7ut 现在在picker里面就可以这么添加了:
af_zZf!0 4R0_%x6vG template < typename Right >
t"L:3<U7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\Dc\H) {
v_ J.M ] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PQ[TTLG\& }
K4rr.f6 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。
t.zSJ|T_&O z6!X+`& 'l}3Iua6qk vIRE vj#U lAGxE-B^a" 十. bind
5bAXa2Vt 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。
WDX?|q9rCt 先来分析一下一段例子
;e{2?}#8& kj8zWG4KH `SG70/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
g PfaiVY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
646yeQ1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M&K@><6k,k 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。
ufJFS+? 我们来写个简单的。
<hea%6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Cjh&$aq 对于函数对象类的版本:
Q?>#sN, wiVQMgi` template < typename Func >
?1{`~)" struct functor_trait
@U)'UrNr~ {
6M6QMg^ typedef typename Func::result_type result_type;
JC#@sJ4az) } ;
Dux`BKl 对于无参数函数的版本:
G^R;~J*TDE Y}Dp{ template < typename Ret >
06`__$@h struct functor_trait < Ret ( * )() >
_(jE](, {
UqHO S{\Sz typedef Ret result_type;
Z 0:2x(x9 } ;
JTI m`t"d= 对于单参数函数的版本:
d;=,/a 9j 8t<5s template < typename Ret, typename V1 >
OBl8kH(b> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ZMe| fn {
3 x'30 typedef Ret result_type;
X+3)DE\2 } ;
) &9=)G 对于双参数函数的版本:
N!v@!z9Mu w0IB8GdF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y(R*Z^c}d, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!G,$:t1-=V {
^Pf&C0xXv typedef Ret result_type;
Fv: %"P^ } ;
4"2/"D0 等等。。。
c,qCZ-.Sg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)k1,oUx \XN5)) template < typename Func >
@b/2' struct func_return
KH7]`CU {
KCFwO' template < typename T >
V588Leb? struct result_1
qh'BrYu* {
JA}'d7yEa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~Qsj)9 } ;
$O>@(K Jv<)/Km` template < typename T1, typename T2 >
Id*^H:]C# struct result_2
>(CoXSV5 {
""+*Gn7^8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pd1m/: } ;
Psa8OJan } ;
kziBHis! a(~YrA%~ .g#=~{A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{Y"r]:5i -FR ;: template < typename Func, typename aPicker >
VB\6SG class binder_1
9c^EoYpy- {
"{k
)nr+7U Func fn;
<f6PULm aPicker pk;
]mj+*l5 public :
55DzBV |BkY"F7m9 template < typename T >
{t:ND struct result_1
w'0M>2 {
\?^wu typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PQ]9xzOg[ } ;
AL7O -D O-5U|wA template < typename T1, typename T2 >
hyKg=Foq struct result_2
Zsogx}i- {
Q75^7Ga_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?<?C*W_ } ;
KUut C
: +I n"OR% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g)A0PvEu fB96Q template < typename T >
mv.I.EL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@>IjfrjV {
}?J5!X return fn(pk(t));
RM1uYFs< }
CD1=2 template < typename T1, typename T2 >
_0["J:s9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/A.i5=k {
PL$F;d return fn(pk(t1, t2));
UMwMXmZNJ }
~ p.W*skD } ;
P i!r}m )hW {>Y3x }.) 43(>] 一目了然不是么?
4_I{Q^f 最后实现bind
2P_^@g $ F7gH ~&lJT template < typename Func, typename aPicker >
Wky S Tc picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%`'z^W {
r)]CZ]) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,M&0<k\ }
7B\(r~f`t ]3,.g)U*m 2个以上参数的bind可以同理实现。
W7=_u+0d 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。
\y`3Lh Y YIQ]]q8R!L 十一. phoenix
z~e~K`S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/_OZ1jX ;T{/; for_each(v.begin(), v.end(),
<`_OpNxqW (
niEEm`" do_
fKz"z{\,0 [
{kl{mJ* cout << _1 << " , "
w1#jVcUQ ]
6q[!X0u .while_( -- _1),
#K1BJ#KUt cout << var( " \n " )
*\:_o5o%[T )
AJ`
v );
50GYL5)q O;e8ft
'| 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:
e_k
_ty` 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
W}2 &Pax operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L sDzV) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)g:,_ 1s)| >_aio4j}r "]s|D@^4#b template < typename Cond, typename Actor >
{/A)t1nL class do_while
a!y,!EB+Qu {
/D$+b9FR< Cond cd;
k?/ v y9 Actor act;
\_Kt6= public :
?hJsN template < typename T >
bjPbl2K struct result_1
-V
u/TT0 {
(d'j'U:C typedef int result_type;
a5}44/% } ;
9^QYuf3O wz*A<iU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#}!>iFBcH y{`(|,[ template < typename T >
@> Ghfh>~D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&:;;u\ {
f;Bfh3 do
.eabtGO, {
R=amKLD? act(t);
4-+ozC{ }
#A/]Vs$ while (cd(t));
Cj !i)- return 0 ;
<duBwkiG }
/iTUex7T } ;
> 1r[]&8 YNg\"XjJM< ~1=.?Ho 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?z@v3(b[ 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。
% O&m#)| 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。
sUbz)BS#. 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。
>C:"$x2"#( 下面就是产生这个functor的类:
Z;fm;X%4 0Z
A#T:4
'9 *|N= template < typename Actor >
&:DCtjK class do_while_actor
y*}vG}e% {
DN"S, Actor act;
s("Cn/ZkS public :
;5D@kS^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
i.&Kpw9;m +f
X}O9 template < typename Cond >
H-_^TB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D/S>w(= } ;
M9Nk=s! 3 qIDWl{b<
{b|3]_-/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
yE.495 最后,是那个do_
)l#%.Z9 :Hzz{' (:?5 i` class do_while_invoker
t +3 {
>[|GC/C public :
8O8\q
;US template < typename Actor >
Mhv1K|4s do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
rL%]S&M9 {
>@)*Sn9" return do_while_actor < Actor > (act);
HJfQ]p'nK2 }
V8sH{R- } do_;
GUu\dl9WA' ~?AC: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O t *K+^I 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lL(p]!K' 最后来说说怎么处理break和continue
&G-#*OG 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。
S2rEy2\}: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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