一. 什么是Lambda
5Gz~,_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r^Soqom3 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,
$U2Jq@G* @f-rS{ X.rbJyKe z;>O5a>z class filler
xX~m Fz0C {
TC
;Aj|)N public :
[7[$P.MS{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]ed7Q3lq } ;
[?da BXS :ra[e(l9 `g{eWY1l 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:
[Uj,, y.wB YL[y3&K <4^y7]]F u%Z4 8wr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W7 +Q&4Y 5!6}g<z&L f%REN3=5K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GB}X y;hco vVo# nzeZ5 ^SS9BQ*m 二. 战前分析
^(:n a6C 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。
j>~@vq 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
(e<p^TJ] `2'*E\ + Cq&~<B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eqpnh^0}d /* --------------------------------------------- */
l%`~aVGJ vector < int *> vp( 10 );
|~=4ZrcCP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-Q1~lN m: /* --------------------------------------------- */
b+BX >$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0%3T'N% /* --------------------------------------------- */
C+gu'hD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1i Q(q\% /* --------------------------------------------- */
5zt5]zl' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g$8aB{) /* --------------------------------------------- */
"azrcC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O)r>AdLGn Z3iX^ ;;LiZlf X<H+Z2d 看了之后,我们可以思考一些问题:
~>}7+p
?; 1._1, _2是什么?
fJY
b)sN 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。
B_%O6 2._1 = 1是在做什么?
w_q=mKu 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。
{7=k/Y*U 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。
`UkPXCC\1 EtcXzq>w v2mqM5Z 三. 动工
BFn}~\wzK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?=?9a yF^)H{yx Q\$cBSJC1 "C+Fl
/v template < typename T >
,E4qxZC(X class assignment
|>nVp:t^ {
Zr;(a;QKs T value;
yn{U/+ public :
$7\hszjZ assignment( const T & v) : value(v) {}
zx5t
gZd,N template < typename T2 >
xCm`g{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AdRt\H < } ;
|CjdmQ u 3.
g-V
j<i:rk| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+]{PEnJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Rs 0Gqx .eDI ZX ' :,p6 ivi&; class holder
, pr ",= {
U,$^|Iz public :
$h'>Zvf template < typename T >
65pC#$F<x assignment < T > operator = ( const T & t) const
uvGFo)9q3 {
82z<Q*YP return assignment < T > (t);
QBT_H"[ }
v>mr } ;
|Oe$)(`|h L|w}#|- o=doL{# 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:
&v_b7h 3 jay V static holder _1;
?I#zcD)w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`LVX|l62 [Uu!:SZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*:V"C\`^n 而不用手动写一个函数对象。
aAkO>X%[ cX@72 gOA]..lh "8`f x 四. 问题分析
Z9 tjo1X 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。
imf_@_ 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。
XAc#ywophi 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gUxJ>~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\o,`@2H+' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p\7(IhW@ 1rhQ{6 五. 问题1:一致性
;-T%sRI:| 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?|
:. a}pgh 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1:lhZFZ _ ;_NM5 struct holder
E&RK My) {
LP:C9Ol\ //
tr\}lfK% template < typename T >
u-E*_%y T & operator ()( const T & r) const
KcX] g*wy {
g4*]R>f return (T & )r;
20H$9M=} }
Flzl,3rW4 } ;
*a4nd_! hSDuByoi 这样的话assignment也必须相应改动:
S[cVoV d.uJ}=| template < typename Left, typename Right >
O
hcPlr class assignment
geu8$^ {
UGJ#
"9 Left l;
q#N8IUN}4 Right r;
j:{d'OV public :
3?GEXO&,E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-kd_gbnr3 template < typename T2 >
|>P`Gl]E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NI136P } ;
~?n)1Vr| r$~
f[cA 同时,holder的operator=也需要改动:
<ib#PLRM Ym*Ed[S template < typename T >
u%=M4|7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rTjV/~ {
G#;$; return assignment < holder, T > ( * this , t);
P:yMj&) }
d`;_~{sleR {'#^ 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。
ISuye2tExq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+9mnxU> 64OgE! return l(rhs) = r;
Vee`q. 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。
k%Q>lf<e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7$7Y)&\5w [/ E_v gZ template < typename Tp >
%vO b"K$X class constant_t
w;(`!^xv {
T7=~l)I const Tp t;
agFWye public :
:n&n"`D~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7uQ-:n template < typename T >
48BPo,nWR const Tp & operator ()( const T & r) const
xA9{o+ {
@^$Xy<x return t;
6
2r%q^r`i }
QX'/PO } ;
.^S#h
(A 3%<xM/# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
AtN=G"c>_ 下面就可以修改holder的operator=了
wV;qc3 "[(I* template < typename T >
*@r)3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5h^U ]Y# {
`\:92+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l1\/ ` }
'o2x7~C@ bqxbOQd 同时也要修改assignment的operator()
PZRm.vC)k %<q l template < typename T2 >
gekW&tRie T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.h2K$(/ 现在代码看起来就很一致了。
WX}"Pj/6 F~dq7AS 六. 问题2:链式操作
~)#JwY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+`==US34 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。
6t|FuTC 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。
Oi=>Usd 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。
*1}'ZEaJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3Q`F x 40}8EP k) template < typename T >
Brh<6Btl struct result_1
b<B|p| {
?+S& `%? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
E+AEV`- } ;
XTD_q N6Fj}m&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:
z&o"K\y\ MmBM\Dnv template < typename T >
2 fX-J struct ref
U<**Est {
`<h}Ygo>k/ typedef T & reference;
\5$N>
2kO } ;
dIG(7~ template < typename T >
\w!G struct ref < T &>
ki#O ^vl {
n_%JXm#\ typedef T & reference;
w<<G}4~u| } ;
+%G*)8N3 %QUV351H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%Lexu)odW >WMH.5p template < typename T >
rHu # typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h1Ca9Z_ {
9KVeFl return l(t) = r(t);
=j 6amk- }
AAkdwo 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
@ba5iIt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
x[3kCa|4A -Rhxib|< 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
>+=)Q,|R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Dcq\1V.e`W _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BW}^ n +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`wI<LTzXS 最后的布局是:
+d6/*}ht Add
!ec\8Tj / \
Pq~"`-h7: Divide 5
BYN<|= / \
.}6 YKKqS _1 3
5@"&%8oeq0 似乎一切都解决了?不。
b+\jFGC%6= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
C:g2E[# 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
P$Y<
g/s4 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:
[6Uc?Bi FS r`Y template < typename Right >
@6>R/] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I.j`h2 Right & rt) const
pr.Vfb {
2f>lgZ! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^u#!Yo.!( }
TSmuNCR 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VkT8l4($X< 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。
G8@({EY 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。
6TxZ^&= 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。
Z mF}pa,gd 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。
LbtcZ)D! 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?
Dg/&m*Yl 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:
v8,+|+3 *KF: template < class Action >
K IiV z< class picker : public Action
O B8fFd {
'MPt K public :
)+Wx!c,mb picker( const Action & act) : Action(act) {}
HFBGM\R02 // all the operator overloaded
"/6( } ;
}%[TJ@R; vV-ATIf
^ 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。
m1=3@> 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:
L4'@f "[(_C&Ot4 template < typename Right >
)h,+>U@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`!DrB08A {
<DiD8")4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N
VzR 2 }
e~c;wP~cO v
I@Wuu: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?7^H1L 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。
ePK^v_vBD 8HdmG{7. template < typename T > struct picker_maker
Ooz+V;#Q {
}8p;w T! typedef picker < constant_t < T > > result;
BD[XP`[{ } ;
xA#B1qbw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4hg]/X"H# {
(1%u`#5n-N typedef picker < T > result;
5[esW } ;
!zwnFdp m;lwMrY\7> 下面总的结构就有了:
U;:>vi3p 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。
I 6a{'c(P 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。
{QTfD~z^K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
CTbdY,=B 至此链式操作完美实现。
zF.rsNY @P6K`'.0 U^?/nRZ 七. 问题3
gzvEy^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。
\i}n1Qd P49lE template < typename T1, typename T2 >
~!&WK,k6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]]Ypi=<' {
aG8}R~wH& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3Tg }
6gJy<a3 @3c5" 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:
]nhLv!Co Byyus[b'A template < typename T1, typename T2 >
-7*,}xV struct result_2
nZ hL {
GptJQ=pV typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3_B .W } ;
%+ig7a: l.\Fr+*ej 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?
Cq?l> 这个差事就留给了holder自己。
{f3)!Pei`J
pMYEL Fd2Eq&:en$ template < int Order >
w#U3h]>, class holder;
/_l%Dm? template <>
:Sk0?WU class holder < 1 >
rJ]iJ0[I {
bdk"7N public :
vUR{!`14 template < typename T >
Gn#5zx#l struct result_1
5Az=)q4Q {
<33[qt~ typedef T & result;
~;QO`I=0P } ;
49^;T;'v template < typename T1, typename T2 >
FF6[qSV struct result_2
|8c3%jve {
o*eU0 typedef T1 & result;
}H!c9Y } ;
m:d
P, template < typename T >
a[]=*(AZI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<s2IC_f<+ {
9xyj,;P> return (T & )r;
+^Eruv+F }
?P,z^ template < typename T1, typename T2 >
~dC)EG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)7Gm<r {
3bu VU&ap return (T1 & )r1;
EA|*|o4) }
m{x[q } ;
S=~[ 6;G h^D?G2O template <>
Mg W0
). class holder < 2 >
(BEGt'7 {
O&V}T#8n public :
O;9u1,%w template < typename T >
Dz:A.x@$* struct result_1
21bvSK {
aB0L]i typedef T & result;
f)l:^/WP+ } ;
w&hgJ template < typename T1, typename T2 >
Q4Zuz)r* struct result_2
@AaM]?=P{ {
d
}=fJ typedef T2 & result;
*%7 [{Loz } ;
gPh; template < typename T >
"}!|V)K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ci0)kxUBF {
>N62t9Ll[ return (T & )r;
ST5L
O#5 }
[^$nt template < typename T1, typename T2 >
5,})x]'x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fm_^7| {
u\ro9l return (T2 & )r2;
G|Rsj{2' }
a\
fG)Fqp } ;
d&4ve Lu KV9'ew+M fz\C$[+u 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
F&%@p& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ztTj2M" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]W~\%`#8? :JH#*5%gQ: return l(i, j) = r(i, j);
de1cl< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ckd@| 7DDd1"jE return ( int & )i;
?;zu>4f| return ( int & )j;
1"YN{Ut;G 最后执行i = j;
1fm4:xHH 可见,参数被正确的选择了。
r/}q=J. >h1 3i@`r 1K?RA*aj ;>np2K<` GK.^Gd 八. 中期总结
4~xKW2*`K 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
k\BJs@- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EudX^L5U<d 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!iA3\Ai" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
CuC1s> a?S5 = E-IV v +wc8rE6+W 0gO_dyB mivb}cKM 九. 简化
rV84?75(Y 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
_; !7:'J 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
">cLPXX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
H
xs'VK* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U;`C%vHff +-*/&|^等
J|,Uu^7` 2. 返回引用。
V[ju7\>$Z =,各种复合赋值等
\~m\pf? 3. 返回固定类型。
dp#JvZb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7f|8SB 4. 原样返回。
?lq operator,
lC/1,Z/M 5. 返回解引用的类型。
|_."U9!Z^ operator*(单目)
8C]K36q 6. 返回地址。
)Tjh
operator&(单目)
*N>n5B2 7. 下表访问返回类型。
b.I_ operator[]
Z,zkm{9* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}py)EI,U operator<<和operator>>
B-^r0/y; 2[~|#0x 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。
W*S}^6ZT` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"| Oj!&0 pHQrjEF* template < typename Left >
+7\$wc_1I@ struct value_return
g)$/'RB {
\]C_ul' template < typename T >
"uCO?hv0 struct result_1
-Vg(aD {
b S-o86u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bGw56s'R5~ } ;
` _aX>fw ICck 0S! template < typename T1, typename T2 >
G0#<SJ,) struct result_2
6$CwH!42F {
(P!r^87 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DW(
/[jo\ } ;
F+o4f3N } ;
fi%)520 &1/OwTI4J WC0z'N({W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Kb X&E0 -t]3 gCLb 下面我们来剥离functor中的operator()
m`i_O0T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
88Nx/:#Y* @)#EZQi x return l(t) op r(t)
5aj%<r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I3gl+)Q return op l(t)
hL4T7` return op l(t1, t2)
srPczVG* return l(t) op
U!d|5W.{Q return l(t1, t2) op
zh{,.c return l(t)[r(t)]
{wy{L-X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
PRJ 8[b_E5!V 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ES-V'[+jDy 单目: return f(l(t), r(t));
T:T`M:C. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
K|pg'VT" 双目: return f(l(t));
I(<9e"1O return f(l(t1, t2));
Az7
]qb 下面就是f的实现,以operator/为例
:@uIEvD? (1EtC{
m struct meta_divide
e,kxg^ {
ZnKjU ]m template < typename T1, typename T2 >
IG+g7kDCY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JBhM*-t(M1 {
k5M5bH', return t1 / t2;
vtq$@#?~ b }
kEgpF{"%n } ;
clG@]<a`_ 7|5X> yt 这个工作可以让宏来做:
[Dhqyjq <%o9*)F #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fmq''1u template < typename T1, typename T2 > \
K| dI'TnW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
44NMof8N 以后可以直接用
Gv[s86AP, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1=Z!ZY}}e 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
3Ccy %; (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。。。)
7}:+Yx 1 | Brtsig,4 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
SJB^dI**/d
(C;Q< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>?Duz+W) class unary_op : public Rettype
\q($8< {
Q,K$)bM Left l;
y\omJx=, public :
e2e!"kEF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;FQNO:NP NbC2N)L4 template < typename T >
KomMzG: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@XJ#oxM^ {
C}#$wge
return FuncType::execute(l(t));
@ ]40xKF }
f8
BZk h cYp/? \ template < typename T1, typename T2 >
Ur]/kij typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o%bf7)~s {
`!t-$i return FuncType::execute(l(t1, t2));
1
_Oc1RM }
0PqI^|! } ;
V y$*v 4e/!BGkAS (8aj`> y 同样还可以申明一个binary_op
J^`5L7CO -uWV(
,| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xp_m=QQsm class binary_op : public Rettype
{g#4E0.A! {
H0#=oJr$)W Left l;
4uzMO < Right r;
{aN pk,n public :
R|}N"J _ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1cv~_jFh F$(ak;v} template < typename T >
r8@]|`j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(ix. {
O>pv/Ns return FuncType::execute(l(t), r(t));
^ZO! ( }
Nf^<pT[* %s"&|32 template < typename T1, typename T2 >
C+uW]]~I) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*2u~5Kc< {
BGBHA"5fz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mM72>1~L* }
PWyf3 } ;
~x!up9 y/y~<-|<@ D/f4kkd 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
MW6z&+Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DrKB;6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H)i|?3Ip 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"5Y6.$Cuf! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?!&%-R6* 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。。。
h#"$W;( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R?O)vLmd 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
6IG?t 下面是修改过的unary_op
Kc?4q=7q ^L5-2;s<U' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3q}j"x? class unary_op
fCx( {
+x=)Kp> Left l;
VO8rd>b4 jOVF+9M public :
cu($mjC@T xsB0LUt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Nw'03Jzx_ '"fJA/O template < typename T >
q6)fP4MQ] struct result_1
kFwFPK%B {
6ki2/ Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^APtV6g } ;
xy[#LX)RW 29,ET}~ template < typename T1, typename T2 >
IGcq*mR= struct result_2
s@ r{TXEn {
/O}<e TR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X8Q'*
} ;
'1:) q WN+i 3hC template < typename T1, typename T2 >
!Fp %2gt| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/T)E&=Ds {
/7 Tm2Vj8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PQkw)D<n]_ }
ve
ysW(z Zt!A!Afu template < typename T >
Os@b8V 8,A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fs( PVN {
Z-Qp9G'
return OpClass::execute(lt(t));
2Qp}f^ }
![\-J$ QM F } ;
iyl
i/3| RkYn6 :.,9}\LK 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
]alc%(= 好啦,现在才真正完美了。
&
"&s, 现在在picker里面就可以这么添加了:
G n]qh(N> &bW,N template < typename Right >
uqC#h,~
0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Y/kq!)u;%L {
hc3hU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Nv7-6C6< }
}+9?)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。
KOS0Du H\Ra*EO~j 8u+kA
mI N s +g9+<A g0tnt)] 十. bind
Nnl3r@ 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。
YpDJ(61+ 先来分析一下一段例子
z6iKIw
$ 25)9R^ TC?B_;a int foo( int x, int y) { return x - y;}
cjEqN8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$V(]z`b& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TU0-L35P1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
D=-}&w_T" 我们来写个简单的。
v.Ba 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Q?k*3A 对于函数对象类的版本:
;7lON-@BI 6P1s*u template < typename Func >
2'Dl$DH struct functor_trait
HrBJi {
)x|;%.8FX7 typedef typename Func::result_type result_type;
-`~qmRpqY } ;
Cg):
Q8 对于无参数函数的版本:
Af;Pl|Zh[ L/"};VI template < typename Ret >
[Cl0Kw.LD struct functor_trait < Ret ( * )() >
JpC'(N {
H2s:M typedef Ret result_type;
_J
l(:r\% } ;
~?F,kmO}? 对于单参数函数的版本:
y&zFS4"x [tpiU'/Zl template < typename Ret, typename V1 >
@f-X/q]P struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<?nI O {
*p}mn#ru- typedef Ret result_type;
gF{ehU% } ;
v|%41xOsr 对于双参数函数的版本:
bmv8nal<Y !%G]~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7Jf~Bn struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KNx/1lf {
m^D'p typedef Ret result_type;
DXLXGvcM } ;
:<qe2Z5k 等等。。。
?G,4N<]Nu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<b:%o^ Hb=#` template < typename Func >
$+*nb4 struct func_return
|Kd#pYt%O {
f$o^Xu template < typename T >
ENTcTrTn struct result_1
aOzIo- {
iS$[dC ?N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G?W:O{n3 } ;
Rd#R}yA Y !<m8\ template < typename T1, typename T2 >
W{}$c`,R struct result_2
P1eSx#3bR {
9F/I",EA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u\*9\G } ;
QtW9!p7( } ;
!#KKJ`uB" ku]5sd >b cc[(w
#K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]Y\$U<YjO d51lTGH7Z template < typename Func, typename aPicker >
<Vhd4c class binder_1
G^c,i5}w {
v
Y[s#*+ Func fn;
jrib"Bh3, aPicker pk;
U#3N90,N= public :
9-42A7g^C X0.H(p#s template < typename T >
/ Q1*Vh4 struct result_1
5|H;%T3_ {
mfraw2H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\"O5li3n } ;
c!Hz'W A!lZyG!3 template < typename T1, typename T2 >
hG1$YE struct result_2
S2$E`'
J {
G+
/Q!ic typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8+'}` } ;
=3bk=vy #w{`6}p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!1$x4 qxS Wmbc
`XC template < typename T >
:\;9y3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DGTLlBkT
{
bQaRl=:[: return fn(pk(t));
yq~ }
l#0zHBc template < typename T1, typename T2 >
u3h(EAH> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7U [C=NL {
4&*lpl*N return fn(pk(t1, t2));
=D(a~8&, }
Q7+WV`& } ;
LK h=jB^bT 534pX7dg fG 2)r 一目了然不是么?
#aqnj+ 最后实现bind
BValU ]5'*^rz ^ AH,?B*zGj template < typename Func, typename aPicker >
i;HXz`vT7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
LW=qX%o{ {
D4$b-?y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
G]B0LUT6c }
L4iWR/& kHK<~srB 2个以上参数的bind可以同理实现。
HG7Qdw2+O 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。
}cz58% h#zm+( [B* 十一. phoenix
m0G"Aj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
xbiprhdv ?"b __(3 for_each(v.begin(), v.end(),
wG O-Z']i (
Gr({30"8 do_
q~qz^E\T [
kV8R.Baf3 cout << _1 << " , "
3n2^;b/ ] ]
mLq0;uGL| .while_( -- _1),
RlfI]uCDM cout << var( " \n " )
!KV!Tkx h )
" lD -*e4 );
zZ}.2He8 Wi$?k{C 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:
QmBHD;Gf 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
t(}Y /' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$Y/z+ea 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{Lju7'5L ~Dg:siw @.e4~qz\ template < typename Cond, typename Actor >
42`Uq[5Y class do_while
iu{y.}? {
@G&oUhS Cond cd;
ccv Actor act;
0Cc3NNdz public :
o=VZ7] template < typename T >
;$eY#ypx struct result_1
'(lsJY[-x {
OBF M70K typedef int result_type;
H~[q<ybxr } ;
~U<j_j)z4. n_sV>$f-u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aR6~r^jB " "`z3- template < typename T >
qA}l[:F+# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S*r }oX0 {
dhLd2WSyH do
# wn>S< {
a aVq>$G3 act(t);
G>dXK,f<B0 }
m<Gd 6V5 while (cd(t));
s#~VN;-I return 0 ;
&IQNsJL!e }
%m|BXyf]_B } ;
B{#Fm6 ^Oj^7.T+ J;fbE8x 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i?>>%juK 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。
&*Z)[Bl 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。
uvDOTRf 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。
*o=Z~U9z 下面就是产生这个functor的类:
o<|u4r={s T&dc)t`o *`s*l+0b template < typename Actor >
Mf5kknYuL9 class do_while_actor
@sR/l; {
,*$Y[UT Actor act;
J?p|Vy|9 public :
TPJuS)TU9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z'Bvjul p@$92> ' template < typename Cond >
1\TkI=N3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B
\V;{: } ;
c3fd6Je5 x}C$/ 7^ (>Sy, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1\jj3Y'i' 最后,是那个do_
I/h( *~/ JWt@vf~ 8yr-X!eF class do_while_invoker
tjZS:@3
Z {
%*L8W*V public :
,[n=PJVw/ template < typename Actor >
q:_-#u do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zll?/|% {
0s4]eEXH return do_while_actor < Actor > (act);
gYL#} ) g }
&S^a_L: } do_;
%z1hXh#+ y_IF{%i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
BQMo*I>I 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q|.0Ja 最后来说说怎么处理break和continue
@M*5q# s 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。
,|O|gh$s 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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