一. 什么是Lambda
!Ia"pNDf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[hL1PWKs 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,
tD]&et
YBD {l J,O@T)S@ ,}tdfkZFYl class filler
6^|6V {
skz]@{38 public :
`#rfp
9w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y!gM)9vq } ;
C._sgO 2&0<$> 5}xni 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
n\-_i2yy N1~V +_mM F2$bUY ;_/q>DR>,3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cN7z(I0[ B)]{]z0+` 66<\i ltUQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1=Zw=ufqV mRH]'dlD7 r.b6E% D Kk>qgi$ 二. 战前分析
!t
Oky 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。
G}#/`]o!K 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
7NB 9Vu|gD 5^K#Tj ;2 m"(d%N7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OgN1{vRFx /* --------------------------------------------- */
(oitCIV vector < int *> vp( 10 );
Oawr S{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
iW@Vw{|i I /* --------------------------------------------- */
mBZDl4 ' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ccr+SR2 /* --------------------------------------------- */
@k+G
Cf int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
S"^KJUUc /* --------------------------------------------- */
U`9\P2D`/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6L2*gO:r? /* --------------------------------------------- */
'}+X,Usm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4@]xn StZRc\k V2s}<uG 5uV"g5?w 看了之后,我们可以思考一些问题:
Xc2B2c 1._1, _2是什么?
gLaO#cQ% 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。
jqGo-C~ 2._1 = 1是在做什么?
S`c]Fc 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。
nE,gQHw 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。
[ lzy &To ]tQDk4&i ]PzTl {] 三. 动工
Jh&~/ntmm_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e}R2J`7 bmO__1 _.OMjUBZT {"0TO|%x template < typename T >
<Id1: class assignment
Ie2w0Cs28 {
|.8d,!5w} T value;
?|">), public :
mF*?e/ assignment( const T & v) : value(v) {}
wI@zPVY_i template < typename T2 >
Lf;
ta T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Lov.E3S6; } ;
AY&9JSu6 Q+N7:o!;<b EFRZ% Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{(M&-~Yh 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?v"K1C1. @jE d%W r;cI}' $_ix6z class holder
[ GR|$/(z= {
+Mk*{A t public :
s`Yu"s
8}4 template < typename T >
&?/N}g@K assignment < T > operator = ( const T & t) const
I
9{40_ {
:$M9XZ~\ return assignment < T > (t);
l$k]O }
6z9R1&~% } ;
1A%N0#_(Md Uh3wj|0 J.bFv/R 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:
|TB@@ 2Ky& F@=e2e
4 static holder _1;
'w` SBYQ5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2?Pt Z lL:KaQ 0E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g[#k.CuP 而不用手动写一个函数对象。
z'?7]C2b c!\.[2n CN\|_y ,]~u:Y} 四. 问题分析
OwG6i|q 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。
d98))G~W 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。
]>
nPqL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2YL`3cgfb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BW'L.*2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$R A4U< TpJg-F 五. 问题1:一致性
Y3vX)D} 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
`Mg8]H~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q%OcLZ<, vC{h2A struct holder
Q=d.y&4% {
OZ(Dpx(Q //
;Ay>+M2O template < typename T >
=E&b= T & operator ()( const T & r) const
k0H?9Z4k5 {
C-Nuy1o return (T & )r;
kcLj Kp }
S:/{ } ;
h7bPAW=( f'1(y\_fb 这样的话assignment也必须相应改动:
O4m(Er@a cwk+#ur template < typename Left, typename Right >
mbF(tSy class assignment
<KKDu$W|T {
ki\B!<uv Left l;
ETM2p1ru0 Right r;
9GO}&7 public :
5,S,\O9>X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9z #P template < typename T2 >
py]KTRzy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EbCIIMbe" } ;
DH:J '9 'l=Sh 同时,holder的operator=也需要改动:
Ks#A<! ;= (@+h5@J[`I template < typename T >
"\7 v
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uaiz*Im {
N*Yy&[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
P^"R4T }
`AR"!X yk<VlS 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。
@|BD|{k 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
md?b* a.?v*U@z@# return l(rhs) = r;
ZP-dW|<[x 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
R<|ejw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U2bzUxK S.: 7k9 template < typename Tp >
'f*O#&? class constant_t
BBxc*alG0 {
I FsE!oDs4 const Tp t;
kae2 73" public :
\QGa4_# constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.Rvf/-e template < typename T >
p;0 PxL= const Tp & operator ()( const T & r) const
T^]7R4Fg {
*hF^fxLbl return t;
qEQAn/& }
ox[ .)v } ;
Um z05* 96=Z" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:m Kxa 下面就可以修改holder的operator=了
)Q]w6he3 +Rqbf template < typename T >
BxdX WO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UW6VHA> {
<B) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ux}W&K/?' }
=We2^W-{ 90fs:. 同时也要修改assignment的operator()
;1`!wG-DD ,[X_]e;
template < typename T2 >
tuxRVV8l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
d2~l4IL)~ 现在代码看起来就很一致了。
u1^\MVO8 b+{r!D}~ 六. 问题2:链式操作
J\=a gQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E!!
alc{ 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。
Ie@Jb{x 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。
9i=B 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。
uv]{1S{tb 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k!3 cq) OCNPi4 template < typename T >
:,
_!pe;H struct result_1
=7
w>wW- {
fu R2S70d typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ar$*a>'? } ;
()\jCNLT :q
(&$ 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:
9S>g6}[E#0 68e[:wf template < typename T >
%>zjGF< struct ref
W5SN I>|E {
1~\M!SQ) typedef T & reference;
Td h TQ } ;
G1d(,4Xp template < typename T >
U~H?4Izl= struct ref < T &>
XAuI7e {
~<)vKk typedef T & reference;
Ew$I\j* } ;
h@1!T q
\O
Ou 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,_ .v_ fS=hpL6]@ template < typename T >
y1pu R7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
obo&1Uv,/ {
L/Vx~r`P return l(t) = r(t);
PsnGXcj }
i9 A ~< 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。
[6tSYUZs 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C6
" d
6t:hn 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
)L5i&UK. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T
.n4TmF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
MX|H}+\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,S&z<S_ 最后的布局是:
ig!7BxM)<h Add
/+|#^:@ / \
/4irAG% Oj Divide 5
ae+*=, / \
",Cr,;] _1 3
3tAU?sV! 似乎一切都解决了?不。
ej(ikj~j 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。
R 94^4I 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。
(u1m]WYL 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:
#,NvO!j<4 6'-As=iw template < typename Right >
3V<&| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|j~lkzPnV Right & rt) const
nH-V{=** {
gm)@c2?. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r 2:2,5_ }
WyhhCR=; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8|^CK|m6* 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。
N.do " 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。
Dt|)=a 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。
ci9R.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。
sW@krBxMv 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?
ti @kKz 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:
}T_Te?<& b;cMl' template < class Action >
yYZxLJ=' class picker : public Action
yV_wDeAz {
eD?3"!c! public :
1fU,5+PH picker( const Action & act) : Action(act) {}
2}U!:bn( // all the operator overloaded
z(y*hazK } ;
D<$XyP 0E`1HP"b 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。
nw:-J1kWR 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:
[{u(C!7L` yR5XJ;Tct template < typename Right >
{-/^QX]6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
J9~i%hzr {
l `9t} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;E^K.6 }
s@4nWe a?h*eAAc. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q
n)d2-< 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。
O*6n$dUj3 WiL2 template < typename T > struct picker_maker
k;W@LfP {
PUJ2`iP1^3 typedef picker < constant_t < T > > result;
-_OS%ARa } ;
HvwYm.$zE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w'4AJ Q|; {
Ga>uFb}W~ typedef picker < T > result;
Uh
eC } ;
75T_Dx(H ?tdd3ai> 下面总的结构就有了:
pO Iq%0] 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。
Oc].@Jy 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。
wBj-m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^ >x|z. 至此链式操作完美实现。
_9H*agRe inb^$v ^[E'1$D 七. 问题3
%q;jVj[ 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。
R:-JkV>e: 85:NFa@J template < typename T1, typename T2 >
f"u*D,/sS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`?g`bN`Vn {
[D"t~QMr return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TcTM]ixr }
mMx ;yZ F7L &=K$2y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
^efb
5
l- pe4x template < typename T1, typename T2 >
n6d9\ struct result_2
54;J8XT7 {
c\6+=\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
i@5[FC } ;
Snly UP~P cq&*. 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
,
^F)L| 这个差事就留给了holder自己。
Ma *y=d;,1 `(+o=HsD 3nZ9m template < int Order >
7'-Lp@an class holder;
9Etz:?)b template <>
87%*+n:?* class holder < 1 >
<}U'V}g {
M2x[" public :
,mS/h~-5n template < typename T >
jN-vY<?h] struct result_1
"LYh7:0s!k {
e~ aqaY~} typedef T & result;
?&LZB}1R } ;
h)1qp Qj template < typename T1, typename T2 >
`-`qdda struct result_2
tt?58dm| {
5(W"-A} typedef T1 & result;
6iEhsL&K } ;
!Fw?H3X!"q template < typename T >
fP
tm0.r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F/m^?{==~* {
F62V3 Xy return (T & )r;
ONNpiK- }
x\&`>>uA template < typename T1, typename T2 >
GU't%[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<PPNhf8 {
4!asT;`' return (T1 & )r1;
%8*64T") }
6{[pou& } ;
7&`}~$>}>e tt%MoQ) template <>
=ji1S}e~p class holder < 2 >
:Ih|en^w {
i{!T&8 public :
{T"0DSV template < typename T >
@)kO=E d struct result_1
)
\Y7& {
2<&Bw2 typedef T & result;
2([2Pb3<" } ;
ZpUCfS)|& template < typename T1, typename T2 >
f<+4rHT struct result_2
ZcuA6#3B {
g}laG8 typedef T2 & result;
v7%X@j]ji } ;
&t5{J53 template < typename T >
|IunpZV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xh J,"=E+ {
ZKg{0DY return (T & )r;
*lef=:&,, }
;"O&X<BX- template < typename T1, typename T2 >
0y<wvLv2C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_k^0m {
`/Nm
2K return (T2 & )r2;
"<}&GcJbz }
s>0Nr } ;
r>jC_7 jjJ2>3avY y9#$O(G 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
iHf-{[[Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+0),xu 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lpH=2l$>? `%3/ return l(i, j) = r(i, j);
&V>fYgui 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
OB~X/ X(jVRr_m9 return ( int & )i;
JbB}y'c4}= return ( int & )j;
SWp1|.=Sm 最后执行i = j;
pT?Q#,fh 可见,参数被正确的选择了。
9Lh|DK,nV/ *m%]zj0bo K78rg/` <
j$#9QQ1 tNVV)C 八. 中期总结
(HoqR 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*5<Sr q' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y2O4I'/5< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jL)WPq!m+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&[2U$ `P`V #d{=\$= 50dGBF ?^:h\C^a" p0.|< x\2?ym@ 九. 简化
}HEvr)v9 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。
:Q+5,v-c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{{C`mgC 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:
gn5)SP 8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v){ .Z^_C +-*/&|^等
)Qm[[p nj 2. 返回引用。
xf%4, JQ =,各种复合赋值等
6 \B0^ 3. 返回固定类型。
g~UUP4<$" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8+mH:O 4. 原样返回。
+.RKi! operator,
>pkT1Z&' 5. 返回解引用的类型。
sBv>E}*R operator*(单目)
TwyM\9l7 6. 返回地址。
QrApxiw operator&(单目)
&;LqF#ZL 7. 下表访问返回类型。
(]/9-\6(# operator[]
LtT\z<bAI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b'zR 9V operator<<和operator>>
tgL$"chj@x 7j5f ;O^+ 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。
P#v*TD' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yV)m"j )o!XWh template < typename Left >
MH|]\ struct value_return
k\Q,h75 {
1
4LI5T template < typename T >
~.PP30' struct result_1
wix5B@ {
HG/p$L* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f[gqT
yiP } ;
:5GZ \Z8F TJ?g% template < typename T1, typename T2 >
%}2@rLP struct result_2
;0ME+]`"3 {
\EbbkN:D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wo5ZxM } ;
7iuQ9q^& } ;
O!D/|.Q#% OEdJc\n_R fJjgq)9 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0;sRJ +.[\g|G 下面我们来剥离functor中的operator()
{>0V[c[~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*X%m@KLIKv %Qn(rA@9 return l(t) op r(t)
G@S&1=nj3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
j-]&'-h}# return op l(t)
UVf\2\ Y return op l(t1, t2)
(yQ
5` return l(t) op
B1N)9% return l(t1, t2) op
D-9\~gvh return l(t)[r(t)]
ETv9k g return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\d.F82 l QPqcZd 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F-n"^.7 单目: return f(l(t), r(t));
>L((2wfiN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B\j~)vg 双目: return f(l(t));
)J/HkOj"V return f(l(t1, t2));
mXjgs8s
下面就是f的实现,以operator/为例
<*'cf2Q$Av Iyk6=&?j struct meta_divide
!J>A,D"- {
pLoy template < typename T1, typename T2 >
E|Bd>G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_|c&@M {
y93k_iq$S return t1 / t2;
Dxx;v .$ }
mAqDjRV1 } ;
wN]J8Ir #Olg(:\ 这个工作可以让宏来做:
/dHs &SU, ^,s?e.u$8` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,^T]UHRO template < typename T1, typename T2 > \
ft5DU/% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#JNy 以后可以直接用
4-4?IwS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y'm=etE 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
=v2%Vs\7k (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
dBEIMn@ :F|\Ij0T P15:,9D 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
P@ypk^v 4!%]fg}Um template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y,C!9l class unary_op : public Rettype
~^o=a?L`< {
mX_)b>iW Left l;
nsJ:Osq| public :
l)}t,!M6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1t~({Pl<> `q?RF+ template < typename T >
k&Jo"[i&WO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`"<2)yq? {
=:K@zlO: return FuncType::execute(l(t));
v4<j }
OhWC}s X\A]"su template < typename T1, typename T2 >
wa?+qiWnrl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}brr )) {
"@t-Cy:!O return FuncType::execute(l(t1, t2));
H1UL.g%d= }
FLbZ9pX} } ;
zzJ^x8#R ]Y5dl;xrM) q6)N*? 同样还可以申明一个binary_op
ZrcPgcF Z[;#|$J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&q>h*w4O class binary_op : public Rettype
Qx.jCy@ {
HD|sr{Z% Left l;
mVrK z Right r;
03"#J2b public :
fk\5D[j^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N[ Q#R~Hn< N l|^o{# template < typename T >
c,AZ/t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2VMX:&3 5J {
Zjt9vS) return FuncType::execute(l(t), r(t));
7 s-`QdWX }
%
&+|==- I$Eg$q template < typename T1, typename T2 >
Jmy)J!ib* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FLEg0/m0 {
{6Y xN& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-g$OOJB6 }
:7k`R62{ } ;
ZU^Q1}</5 y8D 8Y8B W&LBh%"g 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.Wh6(LDY( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SE-} XI\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B*BHF95! 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
7j95"mI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\hu':@} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
d)9PEtI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ew/KZE 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
=^"~$[z( 下面是修改过的unary_op
BMe72 @ikUM+A { template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B\NcCp`5 class unary_op
i"KL;t[1 {
9PWm@
Nlf Left l;
CARq^xI- H2s*s[T
- public :
\(wn@/yP' EOofa6f&l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T R+Q4Y: ~ }Kp template < typename T >
%L{ struct result_1
Ae3,W {
vRq=m8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eR(\s_` } ;
z^YeMe <e$5~Spc template < typename T1, typename T2 >
Dg1kbO=2 struct result_2
qAnA=/k` {
.Gjr`6R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YLD-SS[/> } ;
[BJ$|[11 7AS.)Q#=x template < typename T1, typename T2 >
TB;3` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F]/L! {
aslU`#" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/h1dm, }
TXZ(mj? CM+F7#T?n template < typename T >
A73V6" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l{M;PaJ`} {
a3b2nAI l return OpClass::execute(lt(t));
Tb5$ }
wUh3Hd' 6M
O|s1zk } ;
.rt8]% u=_bM2;~Z Z%, \+tRe 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
'7S!6kd? 好啦,现在才真正完美了。
)nf=eU4| 现在在picker里面就可以这么添加了:
~%cSckE z v L>(R template < typename Right >
bIvJs9L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R=#q"9qz {
tdMP,0u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ba"^K d` }
XvfcPI6 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。
i?1js ! 8 M~d+HE -D&.)N9ctQ -dc"N|. ;PP_3` 十. bind
&;r'{$ 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。
-z>Z0viA 先来分析一下一段例子
xdFP$Y~ogy <wd4^Vr!2 CYTuj>Ww int foo( int x, int y) { return x - y;}
FcA)RsMI* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=,/A\F bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]noP 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。
v;N1' 我们来写个简单的。
,Do$`yO+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
" kE:T., 对于函数对象类的版本:
1{\,5U& mCC:}n"# template < typename Func >
4acP*LkkQ struct functor_trait
N>cp>&jV {
&dwI8@& typedef typename Func::result_type result_type;
e@2E0u4
} ;
_Gs 对于无参数函数的版本:
;S{Ld1; Gct&}]3pm template < typename Ret >
l?yZtZ8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:Z*02JwK {
@y;tk$e typedef Ret result_type;
w ufKb.4` } ;
u
#=kb5}{ 对于单参数函数的版本:
Fb\2df{@ vBCZ/F[ template < typename Ret, typename V1 >
w|n?m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F-reb5pt.= {
8Jib|#! typedef Ret result_type;
mAYr<= } ;
9rf|r
3 对于双参数函数的版本:
l;][Q]Z@V &]"_pc/>m template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i}$N& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
q=E}#[EgY {
u%gm+NneK typedef Ret result_type;
$V {- @= } ;
8^f[-^% 等等。。。
1,;qXMhK`; 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gS(: c. 7,&]1+n template < typename Func >
|+4E
8;4_ struct func_return
QF.wtMGF& {
4~pO>6P template < typename T >
9 (FcA5Y struct result_1
2AdHj&XE {
]TTJr C: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WE Svkm; } ;
>`,#%MH# (EF$^FYPK template < typename T1, typename T2 >
V@+<,tjq struct result_2
DRBYH( {
BS<>gA
R;/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]zM90$6 } ;
*i]Z= } ;
.n|3A3: '$L= sH5 Zs K'</7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lj}1'K@M )mo|.L0 template < typename Func, typename aPicker >
?k7/`gU class binder_1
EpoQV ^Ey {
DrCfC[A~] Func fn;
C`1\$U~% aPicker pk;
^MWW,` public :
qI%9MI;BV
$;`2^L template < typename T >
8'_
]gfF struct result_1
I8pxo7(- {
Yr(f iI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1p5q}">z } ;
wYxFjXm Z(`K6`KM template < typename T1, typename T2 >
1nM?>j%k struct result_2
8w@jUGsc {
ojs/yjvx typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"@<g'T0 } ;
1XKIK(l nv|y@!( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}j<_JI 6 VJj(9% template < typename T >
_"e(
^yiK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7&U+f:-w {
n#AH@`&i return fn(pk(t));
Fl(ZKpSZU }
9*Mg<P" template < typename T1, typename T2 >
X/D9%[{& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3G0\i!*t {
|8?{JKsg return fn(pk(t1, t2));
ON=ley }
,3TD $2};. } ;
9 u89P .\\#~r`t 3 :r+
1>F$o 一目了然不是么?
H;}ue 最后实现bind
\}&w/.T e/I{N0SR @)B5^[4(; template < typename Func, typename aPicker >
vb2O4%7tw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_5 -"< {
~x#-#nuh" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g}`CdVQ2M< }
gM]/Y6*$b Zl/+HU~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
X7!A(q+h 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。
E )SOcM) G`K7P`m 十一. phoenix
Z.f<6<gF Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"[Lp-4A\ iFT3fP'> 5 for_each(v.begin(), v.end(),
Xq$0% WjG (
Hd}t=6 do_
+n]Knfi [
1Ee>pbd cout << _1 << " , "
a.ME{:a% ]
M#IR=|P] .while_( -- _1),
x?$Y<=vT cout << var( " \n " )
:njUaMFoMA )
RLr-xg$K-t );
N1t:i? q& zXO.NSC[ 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:
+4Ra N`I 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
D7oV&vXg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@uWD>(D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g7ROA8xu A~t7I{` 4iPg_+ template < typename Cond, typename Actor >
VdrF=V&] O class do_while
Sa(rl^qZ2 {
?q6eV~P Cond cd;
uSbg*OA Actor act;
Np)!23 " public :
>l[N]CQ template < typename T >
YRXe j struct result_1
ot6Pq} {
9dv~WtH>5 typedef int result_type;
9t gkAU` } ;
1A
*8Jnw [!$>:_Vq/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1Sr}2@> EORAx template < typename T >
`_
L|Is=n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[J#(k`@ {
pu#<qD*w do
C $;~= {
e4P.G4 act(t);
*l}
0x@ }
cke[SUH, while (cd(t));
cPYQ<Y= return 0 ;
=Ch#pLmH }
%(6Wr E5F6 } ;
XUHY.M YKk%;U* |szfup~5es 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`XP Tf#9j 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@XiG:b7 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。
^~od*: 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。
}#M|3h;q9+ 下面就是产生这个functor的类:
??;[`_h{bz Y_B(R +aap/sYp template < typename Actor >
u8QX2| class do_while_actor
C09@2M' {
J)_42Z Actor act;
hGLBFe#3 public :
O!jCQ{ T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*,u{~(thR B'yrXa|P template < typename Cond >
G.8ZISN/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N 2\,6 < } ;
inPGWG K] #kA+Yqy\) H{If\B%1t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
n@f@-d$m\< 最后,是那个do_
q.4DwY5 L bVym lK0coj1+ class do_while_invoker
(msJ:SG {
IN"qJ3<k public :
hO8B]4=&* template < typename Actor >
#+$z`C` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vnE,}(M {
.+.Pc_fv return do_while_actor < Actor > (act);
6aL`^^ }
'" 6VfF)* } do_;
%O-wMl @U,cj>K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3't?%$'5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
RAvV[QkT 最后来说说怎么处理break和continue
y9 "!ys 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。
Y) Z>Bi 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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