一. 什么是Lambda
8 yi#] 5`Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q4w]9b/ 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,
R:&y@/JY8[ ]xMZo){[| z9 Ch %A{ ^h2+"" class filler
3^%2, {
,7bhUE/VB public :
M1Ff ,]w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,cS# } ;
&'&)E(( }xt^}:D mj e9i 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:
s|A[HQUtJ e+-#/i* 6q8}8;STTY IB|6\uKn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
DJ<+" .v! .O'~s/h aT IzfqCM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
No6-i{HZ .U=x2txb LEPTL#WT1 H=,>-eVv* 二. 战前分析
xok
T 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。
f4\$<g/~ 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
jY%.t)>) au+Jz_$) A :KZyd"Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)Cj1VjAg
/* --------------------------------------------- */
=TNFAt vector < int *> vp( 10 );
HM0&% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WwTl|wgvyI /* --------------------------------------------- */
M>m!\bb%. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[pEb`s /* --------------------------------------------- */
()Kaxcs?+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`r-Jy{!y4 /* --------------------------------------------- */
vJGH8$%;, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
anpKWa /* --------------------------------------------- */
g$#A'Du for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~mt{j7 48^C+#Jbc Qd YYWD
=cS5f#0 看了之后,我们可以思考一些问题:
JD0s0>q_ 1._1, _2是什么?
aV|VC$ 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 M7 SGEV 2._1 = 1是在做什么?
9#P~cW? 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。
i"iy 0? 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?1qhP> y[.lfW?) R,78}7B 三. 动工
qOy(dG g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N[3Y~HX!q yH-&o, |wv+g0]Pg^ *,CJ 3<> template < typename T >
$`7Fk%#+e class assignment
[<U=)!Swg {
0nCiN;sA T value;
w (RRu~J public :
1aS:bFi` assignment( const T & v) : value(v) {}
n:wAxU template < typename T2 >
Gr&e]M[ l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>Tl/3{V } ;
>SvS(N{ P.q7rk< +JC"@
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
goyDG/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
AEnkx!o @0PWbs$ 6?%$e$s k6z
]-XG class holder
oqh@(<% {
]U'zy+ public :
=|Qxv`S1 template < typename T >
+U
J~/XV assignment < T > operator = ( const T & t) const
uwI"V|g%a& {
u? >x return assignment < T > (t);
~E8/m_> rU }
. G25D } ;
.!L{yU, !9HWx_,|Z [^}bc-9?i 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:
Nb3O>&J Q~ Ad{yC static holder _1;
eP:\\;
; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
n(# yGzq q { for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hNYO+LrI) 而不用手动写一个函数对象。
$-pijBiz_ vv2[t Q'3tDc< 0[d*Z 四. 问题分析
7_Te-i 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。
XSN=0N!GB 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。
/mp!%j~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>)NS U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jPz1W4pk 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GY@:[u.& 6
F 39' 五. 问题1:一致性
\}n_Sk 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?|
,d lq2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
r7V !M1 4HZXv\$ struct holder
8EJP~bt {
wBw(T1VN //
ADOA&r[ template < typename T >
jHE^d<=O^ T & operator ()( const T & r) const
M~`^deU1 {
;<T,W[3J return (T & )r;
GNuIcy }
S?JGg.) } ;
x)eF{%QB iyR"O1] 这样的话assignment也必须相应改动:
Hq gg*4# NhTJB7 template < typename Left, typename Right >
Vh=U/{Rp1 class assignment
$.w$x1 {
FAc^[~E Left l;
ojm IEzsz Right r;
a
@3s71 public :
0:I<TJ~P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`bV&n!Y_ template < typename T2 >
.)bNi*& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{fV$\^c } ;
=6 zK1Z [742s]j 同时,holder的operator=也需要改动:
O/#uQn} 2v@B7r4} template < typename T >
|w#~v%w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w 2U302TZ {
0,@^<G8? return assignment < holder, T > ( * this , t);
2T?Y }
XHJ`C\xR Np$&8v+en 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。
8*#$3e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T2rBH]5 o6~JAvw return l(rhs) = r;
:06.b:_ 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。
[kxOv7a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Z1($9hE> Wuk8&P3 template < typename Tp >
UA~ 4O Q] class constant_t
Uzrf,I[ {
o%;ly const Tp t;
3< 6h~ek) public :
.<fdX()e, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/5L\:eX% template < typename T >
(4ZO[Ae const Tp & operator ()( const T & r) const
1(>2tEjYT {
3}mg7KV& return t;
ir{
4k }
T=sAy/1oR } ;
dy5}Jn%L =v<A&4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m`q&[: 下面就可以修改holder的operator=了
:X-S&SX0 A:Gd F-;[ template < typename T >
~&MDfpl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%3t;[$n# {
]e"!ZR?XJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
M&faa7 }
s7:H a.?U$F 同时也要修改assignment的operator()
(>x05nh _$D!"z7i template < typename T2 >
z9OpxW@Ou T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,tyPZR_ 现在代码看起来就很一致了。
Tl[*(|/C SRk!HuXh 六. 问题2:链式操作
7D:rq 8$\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"cBqZzkk9j 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
kb/BEJ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
,t wB" * 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
LJ@r+|> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xJ. kd
Tr 39P55B/o% template < typename T >
U{[YCs fk struct result_1
Rj>A", {
n9J{f"`m typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~re}6-? } ;
Tt{z_gU6 rrj.]^E_~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
2@2d
| Y(kf<Wo template < typename T >
/JC1o&z_T struct ref
iZeq
l1O {
;sAGTq typedef T & reference;
z,SI } ;
"Z,T%] template < typename T >
4\v &8">LL struct ref < T &>
h\3-8m {
~;Y Tz typedef T & reference;
.f-=gZ* * } ;
.lP',hn 9Scg:}Nj 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2/s42
FoG ,3f>-mP
template < typename T >
a*.#Zgy:lK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kI@<H< {
\6?a return l(t) = r(t);
R"P-+T=7M }
)&>W/56/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1kL8EPT%o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@,k5T51m t? 6 et1~ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
S-gO _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BYM6cp+S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jTt9;?) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z10}xqi!X 最后的布局是:
F5/,S Add
Rb:<?&7ZzN / \
id5`YA$ Divide 5
T~Bj],k_ / \
I%a-5f$0 _1 3
LFHJj-nk 似乎一切都解决了?不。
j"h/v7~ 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。
|M5#jVXj 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。
Y01!D"{\ 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:
XJ3sqcS ycc G>%>r template < typename Right >
bK~Toz<k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8^j~uH Right & rt) const
B^P&+,\[} {
I(pq3_9$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hd9HM5{p }
Q9O_>mZy 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c6 mS 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。
k"&o)*d 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。
Fl=H5HR 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。
-~~h1 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。
]&Y^ 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?
yFDeYPZP 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:
`<se&IZE YFB>GQ; template < class Action >
|JYb4J4Ni class picker : public Action
,/b!Xm: {
d8jH?P-" public :
qNj?Rwc picker( const Action & act) : Action(act) {}
9c)#j&2?H // all the operator overloaded
nD*iSb* } ;
qovsM M 65~E<)UJ 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。
qD>^aEd@4 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:
>;c);|'}q \M\7k5$ template < typename Right >
")uKDq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ei @ {
g[pU5%|"[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TxG@#" ^g} }
m-
<y|3 Io3-\Ff Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r]p3DQ 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#r{FoU{M8 `Fr ,,Q81\ template < typename T > struct picker_maker
2\1+M) {
.i4aM;Qy typedef picker < constant_t < T > > result;
8~C}0H } ;
(y>N\xS9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ex
p?x {
nA,=g'7S typedef picker < T > result;
X13+n2^8] } ;
F:ycV~bE +-|""`I1I 下面总的结构就有了:
oa"Bpi9i 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。
'xqyG XI 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。
-@w,tbc$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?Xypn#OPt 至此链式操作完美实现。
%@a;q?/?Nd [y`Gp# c%doNY9Q 七. 问题3
%;:![?M
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。
7w)8s ~q566k!Ll! template < typename T1, typename T2 >
Pt5 wm\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'W_NRt: {
$GRw k>N return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_D4qnb@ }
'/HShS!d Vp]7n!g4l 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:
JE9v+a{7 {k.:DH) template < typename T1, typename T2 >
$EFS_*<X struct result_2
]gPx%c {
vf3) T;X> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wL),/i&< } ;
h7E?7nR jV*10kM< 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?
aYa`ex 这个差事就留给了holder自己。
GW>F:<p im&N&A ]"V_`i7Z template < int Order >
/W,hOv class holder;
E6~VHQa2? template <>
s 7 nl class holder < 1 >
vOlfyH> {
2K>1,[ C'Z public :
++,I`x+p template < typename T >
_@B? struct result_1
%W D^0U| {
g$GGo[_0 typedef T & result;
.c]>*/(+ } ;
G;cC!x< template < typename T1, typename T2 >
fu\j struct result_2
%^lD {
*Ze0V9$' typedef T1 & result;
F*U(Wl= } ;
ZJs~,Q template < typename T >
> .NLmzUX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kB@gy} {
I=&i &6v8G return (T & )r;
AAa7)^R }
:|V650/ template < typename T1, typename T2 >
O1o>eDE5A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QD%xmP {
Nxt:U{`T' return (T1 & )r1;
&'^.>TJ\ }
]
hK}ASC } ;
H}GGUE&c* LI.WcI3uS template <>
{?lndBP< class holder < 2 >
W6>t!1oO+ {
'v<v6vs public :
tm5{h{AM template < typename T >
T=YVG@fm? struct result_1
'9u?lA^9$ {
jA9uB.I,"b typedef T & result;
AcuZ?LYzK } ;
,(q]
$eOZ template < typename T1, typename T2 >
grE(8M struct result_2
4#>Z.sf {
?u:`?(\ typedef T2 & result;
L~/,;PHN } ;
f$:Y'$Z1 template < typename T >
5B)&;[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
39O rY {
3 orZBT return (T & )r;
I]d-WTd }
w.58=Pr template < typename T1, typename T2 >
'MW%\W; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M *w{PjU {
PY_8*~Z return (T2 & )r2;
4r4 #u'Om }
T5T%[Gv } ;
j=T8b bDl#806P L !0lk}Uzkh 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> >。
N4,oO H~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F<{,W-my ` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Az y`4 P]n0L4c return l(i, j) = r(i, j);
0fX` >-X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8GW+: (rhlK}
C return ( int & )i;
yq|yGf(4& return ( int & )j;
|*JMPg?zI 最后执行i = j;
=5*Wu+S4r 可见,参数被正确的选择了。
plPPf+\ kiJ=C2'& &!4E3&+2m @.E9ml rzHBop-8 八. 中期总结
rK'Lvt@w 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:
b||usv[or 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J:W+'x`@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n[e C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.*YF{!R`h )B
$Q QWa@?BO2p W8bp3JX" F8<G9#%s\ %J2Ad 九. 简化
b?OA |JqX 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。
>k`qPpf& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[ x+-N7 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:
y'`7zJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.9e5@@VR +-*/&|^等
]wDqdD y7S 2. 返回引用。
qdZ ^D =,各种复合赋值等
eY#^vB 3. 返回固定类型。
Vx.c`/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X<IW5* 4. 原样返回。
oS$7k3s
fj operator,
40MKf/9 5. 返回解引用的类型。
\:Tq0|]Px operator*(单目)
9d|8c >
I 6. 返回地址。
\5&Mg81 operator&(单目)
R98YGW_
dT 7. 下表访问返回类型。
^@8XJ[C,_ operator[]
`},:dDHI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:k?`gm$ operator<<和operator>>
;UgwV/d @k;65'"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。
VD&wO'U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@yb'h`f] M2ex
3m template < typename Left >
T8\@CV! struct value_return
I2HV{1(i {
|~%RSS~b* template < typename T >
E8Kk)7 struct result_1
Hy:x.'i {
$+J39%Y!^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/9kxDbj } ;
XdThl 7#+Ih-&EQ template < typename T1, typename T2 >
~Yc~_)hD struct result_2
% t,42jQ9 {
^A&{g.0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(*r2bm2FPO } ;
B!J?,SB } ;
):hz/vZ NLpKh1g SaGI4O_\s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
} 'xGip@W $/
"+t.ir3 下面我们来剥离functor中的operator()
@bTm.3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Pq<43:*? 9~j"6wS return l(t) op r(t)
{J1rjrPo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TJRp/BP return op l(t)
M:OZWYQ return op l(t1, t2)
<-N eusx% return l(t) op
xib}E[-l# return l(t1, t2) op
p'^}J$ return l(t)[r(t)]
yB7si(,1> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=%I[o=6 U%r{{Q1 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:
2X' H^t]7 单目: return f(l(t), r(t));
*0,*F ~n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"k+ :!D 双目: return f(l(t));
:T$}@& - return f(l(t1, t2));
\mu';[gLd 下面就是f的实现,以operator/为例
vM5I2C3_>! @=w)a struct meta_divide
{(-923|, {
z^gz kXx7 template < typename T1, typename T2 >
j,].88H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,9^ 5 {
[wSoZBl return t1 / t2;
U7fpaxc- }
hb~d4J=S } ;
@>U9CL" wH@<0lw`< 这个工作可以让宏来做:
Z\C"/j<y a9lYX*: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ke@Bf
template < typename T1, typename T2 > \
]b}3f< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
< q(i(% 以后可以直接用
yD3vq}U! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}mp`!7?>O 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
P JKY$s. (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。。。)
"Ke_dM =>Ae]mi7 Kc
r)W 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
h\#4[/ C`Vuw|Xl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~hk!N!J\ class unary_op : public Rettype
IA1O]i
S {
W!8$:Ih_Z Left l;
UE_>@_T public :
:FSg%IUX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:W&klUU" GPAC0K^p template < typename T >
vr47PM2al typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(.oDxs()I {
vQXF$/S return FuncType::execute(l(t));
myXGMN$i }
E.$//P n|1 y'f-4E< template < typename T1, typename T2 >
.wm<l: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T06w`'aL {
ocW`sE?EED return FuncType::execute(l(t1, t2));
9|>y[i }
3H"F~_H } ;
p(4Ek" G@ybx[_[@ z}5'TV=^ 同样还可以申明一个binary_op
Tz&cm= P'_ aNU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xop\W4s_ class binary_op : public Rettype
`,GFiTPd {
N]c:8dOj Left l;
*Z"Kvj;>u Right r;
/Jk.b/t.*S public :
QKz2ONV=) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q(8W5Fb? c$A}mL_ template < typename T >
e!i.u'z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=|- xj h {
F+xMXBD@>* return FuncType::execute(l(t), r(t));
?aG ~E }
d9D*w/clMi #2.C$ template < typename T1, typename T2 >
5hCfi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mn<ea& {
*LmzGF| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U_B`SS }
A^c5CJ_ } ;
; zy;M5l5. _x#r,1V+D b[;3y/X
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
dnPr2oI?I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~}~ yR*K% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\BsvUGd 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。
WWTJ%Rd| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yNx"Ey dk` 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。。。
XnvaT(k7Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8{Svax( 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)
gY=+G6;=< 下面是修改过的unary_op
6d 8n1_ N)z]
F9Kg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
93` class unary_op
QPF[D7\ {
|4Q><6"G Left l;
',RR*{I 8J9o$Se public :
{24Pv#ZG#^ 'Uo:b< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P#Ikj&l s3T 6"%S` template < typename T >
\@n/L{}(@ struct result_1
|@)ij c4i {
bL7mlh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!C0=
h } ;
b}q,cm ]zK} X! template < typename T1, typename T2 >
aR;Q^YJ+a struct result_2
?at~il$z' {
PsD]gN5" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sAc)X!} } ;
0P53dF BQ&h&57K template < typename T1, typename T2 >
/L[:C=u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}`^<ZNkb/ {
` }Hnj* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z#*GPA8Em: }
kQBVx8Uq] <~8W>Y\m template < typename T >
tv|=`~Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)Zm E" {
+V\NMW4d return OpClass::execute(lt(t));
)'<zC }
bm7$D Kp# r*3XM{bZ/@ } ;
'XQv> J A><%"9pZ +Q_Gm3^ 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
pV-.r-P 好啦,现在才真正完美了。
qC|re!K 现在在picker里面就可以这么添加了:
aA
yFu_ ->#7_W template < typename Right >
@o^sp|k ! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Vgm{=$ {
B'0Il"g' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I~T?tm }
bFx?HM.AGW 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。
q{JD]A : ZyWC_r! O 1X
! ZmHl~MR@ |$ 0/:* 十. bind
S I(8.$1 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。
)*JTxMQ 先来分析一下一段例子
;~q)^.K3 ?x/L"h&Kp ]ogy`O > int foo( int x, int y) { return x - y;}
F^~#D, \ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E|Lh$9XONA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,^,J[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。
bU,&|K/ 我们来写个简单的。
BPOWo8TqD^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_1JvA- 对于函数对象类的版本:
ffhD+-gTU nz&JG~Qfm template < typename Func >
J/*[wj struct functor_trait
e
O}mZN {
&\K#UVDyhh typedef typename Func::result_type result_type;
FxT
[4 } ;
6u7HO-aa 对于无参数函数的版本:
#sHP\|rA 5m3sjcp_ template < typename Ret >
t2$:*PvE struct functor_trait < Ret ( * )() >
3G&1. 8 {
Ywr{/ typedef Ret result_type;
,J#5Y. } ;
x[kdQj2[& 对于单参数函数的版本:
zC^Ib&gm>, g/yXPzLU template < typename Ret, typename V1 >
cK } Qu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vNt2s)J$ {
= @f;s<v/ typedef Ret result_type;
0&-sz=L } ;
#,;k>2j0 对于双参数函数的版本:
O#|E7; &pAT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pQ hv3F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GgYomR: {
}?^G=IP4( typedef Ret result_type;
Z~g qTB]H } ;
Mf63 59 等等。。。
),Rj@52l 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&_6:TqJ f<'C<xnf template < typename Func >
G7<X l} struct func_return
kgu+q\? {
lb('r"*. template < typename T >
"869n37 struct result_1
M@3H]t? {
zYNJF>^< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U|QDV16f } ;
k4P.}SJ? V+q RDQ template < typename T1, typename T2 >
>4E,_ `3N struct result_2
z,EOyi {
!]nCeo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g/J!U8W" } ;
@wPmx*SF } ;
zkOgL9
(_8 73.b9mF m~K]|]iqQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zl[JnVF\6 CAA~VEUL template < typename Func, typename aPicker >
]gW J, class binder_1
S7vE[VF5 {
one>vi`= Func fn;
GwULtRa/ aPicker pk;
-iHhpD9"X public :
|<0@RCgM #rwR)9iC0 template < typename T >
SJ-Sac58r struct result_1
]lY9[~
v {
loJ0PY'}= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wGH@I_cy> } ;
DPOPRi~ =!X4j3Cv template < typename T1, typename T2 >
ZIp=JR8o$ struct result_2
u/f&Wq/ {
p3o?_ !Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_u>>+6,p } ;
luT8>9X^:a 86g+c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c"ztrKQQ 'Ap5Aq template < typename T >
M)7enp) F. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<GN?J.B {
De_</1Au!2 return fn(pk(t));
O)R0,OPb }
B .mV\W template < typename T1, typename T2 >
M}Mzm2d#` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4;||g@f'[ {
cIp h$@ return fn(pk(t1, t2));
i`$rzXcS }
/(aX>_7jg } ;
A2d2V**Z ]Yex#K
ihrrmlN? 一目了然不是么?
B(LV22# 最后实现bind
z<>_*Lfj p/~kw:I (&,R1dLo template < typename Func, typename aPicker >
M'iKk[Hjfx picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Uj)]nJX {
=jt_1L4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rUjr'O0 }
!%r`'|9y "S:N-Tf%U 2个以上参数的bind可以同理实现。
w ZAXfNA 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。
sIsu >eL c^IEj1@}'? 十一. phoenix
]s@8I2_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hJsC
\ C,^ Ui!|!V- for_each(v.begin(), v.end(),
YPnJldVn (
^;Q
pE do_
RfG$Px ' [
0pa^O$?p cout << _1 << " , "
]H~,K ]@. ]
FaE orQ .while_( -- _1),
q&T'x> / cout << var( " \n " )
T(^8ki )
t}*!UixE );
|LE++t*X~ 1C=P #MU` 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:
:OaQq@V 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
3G|fo4g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
mp3_n:R? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8T
)ELhTj 4ZpF1Zc4B `+c9m^ template < typename Cond, typename Actor >
%nf=[f class do_while
}#5roNH~Z {
%5?-g[ Cond cd;
}p?V5Qp Actor act;
#-j!
;? public :
$ywh%OEH template < typename T >
%MZDm&f>Kk struct result_1
6F/
OlK< {
|S`yXsg typedef int result_type;
!&p:=}s } ;
9k[},MM 4Xk;Qd do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
00a<(sS; t0d '> template < typename T >
D s,"E#? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ef:$1VIBda {
]{+M>i[ do
lv_% {
LY:?OGh act(t);
IYg3ve`x }
`yXx[deY while (cd(t));
U{uWk3I_b return 0 ;
|SukiXJZF }
"|r^l } ;
O8~U<'=* p2DNbY\] NF(IF.8G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`=$jc4@J 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。
P|P fG= 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。
fZ~kw*0* 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。
1S]gD&V 下面就是产生这个functor的类:
!^bB/e ]op^dW1;0_ <bXWkj template < typename Actor >
fQTA@WAr class do_while_actor
imCl{vt(kj {
'[yqi1
& Actor act;
4OZ5hH
h public :
uC*:#[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ji)4WG/1 c]!D`FA*K template < typename Cond >
ivUsMhx>S, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-,fa{ yt- } ;
$aPHl ctUF/[_w; %v+fN?%x,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。
r|\'9"@ 最后,是那个do_
:UDn^(# /mBBeg^a <,4R2' class do_while_invoker
azDC'.3{p {
+x9"#0|k; public :
9<(K6Q template < typename Actor >
@+\S!o3m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YK?*7 {
L^ #< HQ return do_while_actor < Actor > (act);
7fW=5wc }
7=p-A_X } do_;
T:g4D z*2\ Neo^C_[vN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Vyt~OTI\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e9Ul A 最后来说说怎么处理break和continue
0nD=|W\@{ 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。
VM]GYz|#] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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