一. 什么是Lambda
z}Y23W&sX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|5J'`1W 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,
hG1\ %{M_\Ae# IQz"FH? rq#8}T> class filler
]rwHr;. {
kH;DAphk public :
=[A5qwyv void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ai,\'%N } ;
&8=wkG% k OYF]^uJ 8&[Lr o9 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:
I^}q;L![\ ++>HU{ 9)c{L<o}T KMs[/|HX\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
#kGgzO #eRrVjbo |l \! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
WG~|sLg V$ 8go#5 P:lmQHls+ &Tc:WD 二. 战前分析
_xKu EU} 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。
=7^rKrD 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
+\Hh|Uz5 g5",jTn# Z<_"Tk;!', for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,K/l;M5I /* --------------------------------------------- */
XK*55W&og vector < int *> vp( 10 );
$] ])FM"b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=w&bS,a"y /* --------------------------------------------- */
RSv?imi= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
u92);1R /* --------------------------------------------- */
IKz3IR eu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
seQSDCsvw* /* --------------------------------------------- */
5OJ8o>BF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`(- nSQ /* --------------------------------------------- */
Np2I*l6W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,Yp+&&p. u& 4i=K'x8 vJ
+sdG c+BD37S 看了之后,我们可以思考一些问题:
L3N?^^] 1._1, _2是什么?
R #f*QXv 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。
T<o^f
n,H 2._1 = 1是在做什么?
EWb'#+BP 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。
k<&zVV' 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。
XY_hTHJ <w,NMu" dnwTD\), 三. 动工
Etj0k}
A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%>];F~z 0 _n
Pq (7X|W<xT RJp Rsr
template < typename T >
k?bIu class assignment
y
4
wV]1 {
"V=IG{. T value;
I ~U1vtgp public :
)7aUDsu>4 assignment( const T & v) : value(v) {}
*\-$.w)k template < typename T2 >
CI#6r8u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JJQS7,vG } ;
mBwM=LAZ w$)NW57[| {+3
`{34e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
e7_.Xr~[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u# TNW. yjF;%A/0 "^froQ{"T ia9=&Hy]) class holder
z [|:HS& {
2iWSk6%R public :
74w Df template < typename T >
%#jW assignment < T > operator = ( const T & t) const
gh?3 [q6 {
OGR2Y return assignment < T > (t);
SzTa[tJ+ }
2FVO@D } ;
k4E2OyCFoJ '+s ?\X4VC R9&3QRW| 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:
+QW|8b '=WPi_Z5:C static holder _1;
FUO 9jX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q\$k'(k>35 m ?e::W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C>:,\=y% 而不用手动写一个函数对象。
c:[8ng 2v J+(B]8aj Pf:;iXH? w paI}H# 四. 问题分析
6 uTFgSqZ 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。
mB5Sm|{ 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。
ufi:aE=} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5%jy7)8C 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
n~Yr`5+Z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rj
] ~g <r1/& RW, 五. 问题1:一致性
c;B: o 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?|
FokSg[)5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(&KBYiwr u9*7Buou^ struct holder
dFl8 'D {
uqsVq0H //
b[2 #t template < typename T >
R*`=Bk0+ T & operator ()( const T & r) const
W9G1wU {
E)iX`Xq|0{ return (T & )r;
xG1(vn83gq }
(
}RJW: } ;
3+/^ ;)ku SH 这样的话assignment也必须相应改动:
Bfu/w VvUP;o&/ template < typename Left, typename Right >
zN&m-nrw class assignment
W,5_i7vr {
X@Bg_9\i Left l;
CklIrD{ Right r;
[y&uc public :
<dKHZ4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-y'tz,En. template < typename T2 >
w+Y_TJ% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
dAr=X4LE } ;
{
V$}qa{P H1d2WNr[ 同时,holder的operator=也需要改动:
*AG01# ZF J(Fk@{!F.* template < typename T >
FvXpqlp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hEA;5-m {
{rzvZ0-j} return assignment < holder, T > ( * this , t);
`$Y%c1; }
<64#J9T^ _&RGhA 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。
fP/;t61Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
j6dlAe +62}//_? return l(rhs) = r;
(,R\6 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。
A\})H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7?ILmYBw 0C4Os p template < typename Tp >
AbL(F#{ class constant_t
}p>l,HD {
s[;1?+EI const Tp t;
"9IR| public :
X2mZ~RB(p constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
pD]2.O template < typename T >
)S9}uOG# const Tp & operator ()( const T & r) const
`4,]Mr1b {
zgl$ n return t;
s_P[lbHt. }
KP_7h/e } ;
ETm:KbS ~g}blv0q+B 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lXRB"z 下面就可以修改holder的operator=了
r-_-/O"l eB9F35[ template < typename T >
v.53fx assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ch)E:Dvq6 {
"8
?6;!, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3$3%W<&^ }
bD=R/yA %3yrX>Js 同时也要修改assignment的operator()
~xJ^YkyH `o0ISJeKp template < typename T2 >
|\RN%w7E8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
bsc#Oq] 现在代码看起来就很一致了。
[W99}bi$ G_}oI|B 六. 问题2:链式操作
44pVZ5c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AZ
SaI 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。
,xutI 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。
M hjIE<OI= 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。
X([@}ren 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
75iudki 2RdpVNx\y template < typename T >
tILnD1q struct result_1
Ym#io] {
OKA6S* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"?6R"Vk?: } ;
3}B-n!|* OI:T#uk5 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:
On}b|ev |M EJ)LE7 template < typename T >
@h\i<sh!^ struct ref
E)]emeGd {
]d*O>Pm typedef T & reference;
p
~)\! } ;
KVHK~Y-G template < typename T >
1pqYB]*u_ struct ref < T &>
P0rdGf 5T {
*-'`Ea typedef T & reference;
oJZ0{^ } ;
bd3>IWihp #fFD|q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tPDB'S:&3 X^C $|: template < typename T >
]j.!
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w$`u_P|@E: {
}mS
Q!"f: return l(t) = r(t);
ltHuN;C\ }
n.A*(@noe 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。
xOZvQ\% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xM>dv5<E _he~Y2zFz 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
xEB4oQ5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v%QCp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qz 29f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(A;HB@)[A 最后的布局是:
]@qD4: Add
[n +( / \
xRF_'|e Divide 5
?h8/\~Dw / \
P.~sNd oJ _1 3
{h;i x 似乎一切都解决了?不。
`KE(R8y 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。
(JiEV3GH 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。
Koz0Xy 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:
ktv{-WG2_ AI .2os* template < typename Right >
>Lz2zlZI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
pe+m%;nzR Right & rt) const
Ds\f?\Em {
aX~'
gq> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
efh 1-3f }
5;9.&f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)' 2vUt`_7 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。
5hB2:$C 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
DE?@8k 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
=OR&,xt 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
7.C]ZcU 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
^Cg@'R9 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
& aF'IJC 3iiOxg?j template < class Action >
hflDVGBW class picker : public Action
+7K]5p;!~ {
l_x>.' a public :
s'@@q picker( const Action & act) : Action(act) {}
*1}vn%wvn // all the operator overloaded
Vb2")+*: } ;
1xwq:vFC. *OZO} i Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
\g|;7&%l3 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
C%'eF` qj?I*peK) template < typename Right >
wJF$<f7P picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
UOIZ8Po {
<7X+-%yb; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Rh7=,=u }
taOsC!Bp ,I[A~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8\Eq(o}7 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。
7M9s}b%? 3*b!]^d:D template < typename T > struct picker_maker
&S#bLE {
~K|o@LK typedef picker < constant_t < T > > result;
g/,O51f' } ;
J15$P8J template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WTh|7& {
B Zw#ACU typedef picker < T > result;
_d<\@Tkw } ;
[g*]u3s u"a$/ 下面总的结构就有了:
;D<rGkry 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。
NPR{g!tK% 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。
!!t@H\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]cI(||x 至此链式操作完美实现。
o=(>#iVM [ \Aor[( Z8Clm:S 七. 问题3
gClDVO 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。
[h2V9>4: %K]nX#.B& template < typename T1, typename T2 >
0b}lwo,|\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uO-R:MC {
/h%MWCZWm^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
oDas~0<oh }
8%#uZG\} BF6H_g 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:
ihhnB 1')/ BM2 template < typename T1, typename T2 >
s/'gl struct result_2
_'oy
C(:} {
<`m.Vbvm" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]j:Ikb} } ;
ByZ.!~ 63-
YWhs; 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?
_E[{7"3} 这个差事就留给了holder自己。
*)d|:q3 Lp*T=]C] Cj):g,[a template < int Order >
o[ %Q&u class holder;
efP2 C\ template <>
am05>c9 class holder < 1 >
i&FC-{|Z {
QX~*aqS3s8 public :
Ic&t_B*i}] template < typename T >
_>:g&pS/ struct result_1
?8C+wW {
M !OI :v typedef T & result;
bvR*sT#rg } ;
$Y0bjS2J template < typename T1, typename T2 >
.< vg[ struct result_2
7\U1K^q {
U>x2'B v typedef T1 & result;
.]H]H *wC } ;
uf)W?`e~ template < typename T >
L ou4M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.^.UJo;4G {
AQ
7e return (T & )r;
^! ZjK-$A< }
%dT%r=%Y template < typename T1, typename T2 >
Pjb9FCA' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Azz]TO {
L}a3!33)C return (T1 & )r1;
IL:"]`f* }
A1ebXXD) } ;
\a]\jZb D+o.9I/{ template <>
#CQ>d8& class holder < 2 >
v
V^ GIWK {
c[y=K)<Z public :
FVQWz[N template < typename T >
%#QFu/l struct result_1
JcVq%~{M {
*E)Y?9u" typedef T & result;
JN KZ'9 } ;
F5<{-{Ky template < typename T1, typename T2 >
x(7K3(#| struct result_2
NxX1_d {
N[+dX_h typedef T2 & result;
=;/h{
t } ;
D[#\Y+N template < typename T >
MM8)yCI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
};!c]/, {
B=c^ma return (T & )r;
cT0g, ^& }
N~ozyIP, template < typename T1, typename T2 >
"&+0jfLY+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L2h+[f {
99:L#0!.W return (T2 & )r2;
}b^lg&$( }
^c7L!F } ;
w9PY^U.Y3e ::`j@ ] GQZUC\cB 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> >。
J;kbY9e 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jw[`_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O46/[{p+8 Elq8WtS return l(i, j) = r(i, j);
4QVd{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M1M]]fT0ME -)I _+N return ( int & )i;
K/,lw~> return ( int & )j;
mDmWTq\ 最后执行i = j;
r4lG 5dV 可见,参数被正确的选择了。
|5/[0V-vy n{yjH*\Z *sG<w%% vPsX!m[# U+i[r&{gb 八. 中期总结
rh
l5r"% 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:
%%>?<4t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T:&+#0< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*j*
WE\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fytx({I
.a e](=)h| ,{50zx2 )-{Qa\6(% MnI $% L' pZ 九. 简化
({9!P30: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?f`-&c; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F1=+<]! 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
v8IL[g6" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z9D4;1 +-*/&|^等
5xHiq&d.E 2. 返回引用。
hF 1/=;> =,各种复合赋值等
HKkf+)%)x 3. 返回固定类型。
VfwD{+5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
V"ZbKV+[ 4. 原样返回。
Uk2q,2 operator,
%E\%nTV 5. 返回解引用的类型。
kt#W~n operator*(单目)
h,+=h;! 6. 返回地址。
f.$o|R=v operator&(单目)
z)~!G~J] 7. 下表访问返回类型。
Em;b,x*U operator[]
]`XuE-Uh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4Dia#1$:J operator<<和operator>>
}BrE|'.j' gNd
J=r4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
YeLOd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Sv@p!-m o%%fO template < typename Left >
^!qmlx* struct value_return
0)]1)z(P {
kk'w@Sn.( template < typename T >
n:D*r$ C|p struct result_1
's?F ip {
kU/=Du typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3>" h*U# } ;
U;GoC$b}| (<X dj^v template < typename T1, typename T2 >
C(|5,P#5 struct result_2
+_dYfux {
SEIu4
l$E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tl5IwrF6; } ;
RKkI/ Z0 } ;
*"\Q ~#W HJR<d&l;p zYdtQjv 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WN#lfn8 7 h.;CL#s 下面我们来剥离functor中的operator()
I uj=d~|> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Zbh]OCN 8$kXC+ return l(t) op r(t)
fNPj8\#V, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5ba[6\Af return op l(t)
wWU_?Dr_~ return op l(t1, t2)
znO00qX return l(t) op
dt+
4$ return l(t1, t2) op
&R*5;/
! return l(t)[r(t)]
S "Pj1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
wPJRp]FA #cG479X" 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:
[B3aRi0AQ 单目: return f(l(t), r(t));
BpG'e-2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
FT>~ES]cQd 双目: return f(l(t));
aX)./ return f(l(t1, t2));
JvL'gJ$70 下面就是f的实现,以operator/为例
)K>@$6H+2 q{/Jw"e struct meta_divide
l6c%_<P| {
t=rAcyNM template < typename T1, typename T2 >
U/!&KsnT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_|B&v {
m`IQ+,e return t1 / t2;
gQ[^gPWP" }
IWo~s } ;
BemkCj2
"%Ana=cc 这个工作可以让宏来做:
m%c0#=D F}(QKO* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n
E}<e: template < typename T1, typename T2 > \
Ygi1"X} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
FP'lEp 以后可以直接用
1`]IU_) 1B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<-:@} |br 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
7EP|X. (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
]esLAo .*~u /cC6qhkp% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YOV4)P" E97+GJ3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SWjQ.aM class unary_op : public Rettype
Q!Ow{(| {
~po%GoH(K Left l;
Va
Yu% public :
&^n>ZY, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rk,1am:cg O+p-1 C$\ template < typename T >
tNuC xb- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j'Y"/< {
04PoBv~g return FuncType::execute(l(t));
.k,Jt+ }
mzE$aFu8 Mq:'-` template < typename T1, typename T2 >
pl x/}ah8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~8xh0TSi {
+lgF/y6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
gMBQtPNM }
2K rqY } ;
L;M^>{> s"',370 "Z 2Tc) 同样还可以申明一个binary_op
vdT+,x` Rw}2* 5#y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*e3L4 7"G class binary_op : public Rettype
g"]<J& {
}d~wDg<# Left l;
'"w}gx Right r;
c@9Z&2) public :
x , Vh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4Wla&yy 1Y"35)CR) template < typename T >
=Esbeb7P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dmaqXsU8q {
z/0yO@_D/q return FuncType::execute(l(t), r(t));
}WO9!E( }
EARfbb"SG7 PG6L]o^ template < typename T1, typename T2 >
BLwfm+ m" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
0Efh?oZ {
<DXmZ1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k;;nE o~6 }
J4gI=@e } ;
n2n00%Wu[ \|eJJC r7Nu>[r5 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
j6tP)f^tD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m\6SG' X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=$b-xsmeG 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。
2q"_^deI5* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=MTj4VXh" 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[Rb:Yw 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|h^K M 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)
2f3=?YqD 下面是修改过的unary_op
v78&[ a3O nW\N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fDU+3b class unary_op
cP*c(k~N {
x*unye7 Left l;
Z $!C= @+?+6sS public :
AA))KBXq DUZQO{V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!Z
U_,[ "?i>p z template < typename T >
Az
U|p struct result_1
MxY50^}( {
tCZpfZ@+= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`GvA241 } ;
tCWJSi`IJ WYSck&9 template < typename T1, typename T2 >
T?H\&2CLT struct result_2
ZJ^s} {
0SJ{@* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7'_nc!ME } ;
Sdgb#?MR| R]CZw;zS_ template < typename T1, typename T2 >
3hc#FmLr2b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`6rrXU6| {
.r ~'(g{qt return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TT|-aS0l(u }
\4OK!6LkI B^Xy0fq template < typename T >
G3H#XK D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HjV\lcK:v {
@(i*-u3Tq return OpClass::execute(lt(t));
jZrY=f }
]|,vCKju iH[E=
6* } ;
+yth_9 De;, =BSp mH'\:oN 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
=fo4x|{O 好啦,现在才真正完美了。
f4R1$(< 现在在picker里面就可以这么添加了:
/ca(a\@R )nhfkW=e template < typename Right >
6yN"
l
Q7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:OHSxb>[ {
q4_** return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D2Y&[zgv }
ab{;Z5O 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。
!{IC[g n jUYF.K& YjFWC!Qj$ (%i!%{!] O-Dc[t% 十. bind
iNt 4> 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。
otU@X 3<_ 先来分析一下一段例子
_]P
a>8X* _=uviMuE %=BtOM_2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
.
/Y&\< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
m+H% g"Zj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:#Ty^-"]1 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。
_~PO 我们来写个简单的。
s){Q&E~X 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7O:"~L 对于函数对象类的版本:
p[u4, C+`xx('N9 template < typename Func >
.XIr?>G struct functor_trait
EVG"._I@ {
`%uK0qw" typedef typename Func::result_type result_type;
l7ZB3' } ;
(JWv *p 对于无参数函数的版本:
Q2q|*EL Eevw*;$x template < typename Ret >
1XCmMZ struct functor_trait < Ret ( * )() >
L+73aN {
z=B<
`}@3 typedef Ret result_type;
3i6h"Wu`n } ;
\OP9_J(* 对于单参数函数的版本:
_y>}#6B 'v\j.j/i template < typename Ret, typename V1 >
W;.{]x.0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#L\o;p( {
+miR3~w. typedef Ret result_type;
ANotUty;y } ;
u-kZW1wrQ 对于双参数函数的版本:
~*,Wj?~+7 > <X $# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
w m19T7*L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mdaYYD=c% {
# J]~ typedef Ret result_type;
;t|,nz4kJ } ;
aF!WIvir 等等。。。
M"B@M5KT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E.9^&E}PG cg{Gc]'1# template < typename Func >
of=ql struct func_return
|e:rYLxm: {
ly[lrD0Kn. template < typename T >
a/b92*&k struct result_1
/,X7.t_- {
Uh}+"h5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nW11wtiO. } ;
g**5z'7 ^Wm*-4 template < typename T1, typename T2 >
N2T&,&,t struct result_2
T!(sZf {
TywK\hH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[T-*/}4$ } ;
?]5Ix1 } ;
(V!0'9c PGkCOmq C;ptir1G; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1 )'Iu`k/ [EER4@_ template < typename Func, typename aPicker >
7/
t:YBR class binder_1
{<!hlB {
%P;[fJ
`G Func fn;
QAi1,+y]7w aPicker pk;
u3ST; public :
L@?e:*h 12 -EDg/1 template < typename T >
}Bi@?Sb struct result_1
B>, A(X& {
\qB6TiB/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~@@
Z|w } ;
W6i3Psjsw qW3x{L$c template < typename T1, typename T2 >
}1Z6e[K? struct result_2
tJAnuhX {
L ?Cjo4xS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l/QhD?)9 } ;
@<a| /e(W8aszi binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K'V 2FTJI cl_TF[n? template < typename T >
[1U{ci&=p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6#vI;d[^ {
`
jyKCm.$# return fn(pk(t));
&//2eL }
TA| s@T{ template < typename T1, typename T2 >
?9Ma^C;} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E>"8/ {
($'V&x8T return fn(pk(t1, t2));
.lr5!Stb }
#"<?_fao~ } ;
J
3B`Krh H nd+l)ng Qh8C,"a 一目了然不是么?
UBIIo'u 最后实现bind
8jNOEM(0Y+ Z0W0uP;J 2LC
w*eT{) template < typename Func, typename aPicker >
#QS?s8IrW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C99&L3bz^( {
-x5F;d} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|Qr:!MA }
}jiK3?e 6bUl>4 2个以上参数的bind可以同理实现。
bS%C?8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
tpGCrn2w> %I0}4$ 十一. phoenix
v^TkDf(Oz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
e[8UH =`| kV+ R5R for_each(v.begin(), v.end(),
MyFCJJ/ (
_ Mn6 L= do_
wPgDy [
SiR\a!, C cout << _1 << " , "
h1-Gp3# ]
g>T .while_( -- _1),
ai9 cout << var( " \n " )
s[T{c.F )
/B[}I}X );
U!Mf]3
`S$sQ& 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:
U6c@Et , 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
*:S~C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`2e_ L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-N4z-ozhC GXYj+ qJ @,e8t BL template < typename Cond, typename Actor >
#9,=Owup
class do_while
\4QH/e {
B\0t&dai|' Cond cd;
Eu4 &-i Actor act;
zi.mq&,]R public :
^RDU
p5,T template < typename T >
_D
JCsK| struct result_1
zR/IqW.`9 {
R\y'_S=#a typedef int result_type;
O5OXw] } ;
}hq^+fC? Y/D-V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
HU9p!I. `x2,;h!:)N template < typename T >
~1ps7[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>f%, `r {
JhH`uA& do
3.FR C {
u#3)p act(t);
,5w]\z }
:q;R6-|. while (cd(t));
}DHUTP2;yz return 0 ;
*{nunb>WO }
O4!9{ } ;
xEC2@J $P;UoqG<& Man^<T%F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Xb0!( (A 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。
8t=3 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。
l=NAq_?N\ 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。
XmlIj8%9[& 下面就是产生这个functor的类:
.R\p[rv& 8JP6M!F# uQ^hV%|" template < typename Actor >
67?n-NP class do_while_actor
2`E!| X {
B/G3T
u uG Actor act;
om>VQ3 public :
8,y{q9O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:$2Yg[Zc3 #h{Nz/h+ template < typename Cond >
r@Nl2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vzcz<i ) } ;
l1DI*0@ J?,?fqb 2+Zti8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
UO1$UF!
QC 最后,是那个do_
k% NrL@z L20rv:W$h -$9~xX class do_while_invoker
yfC2^#9 Zu {
rmQ\RP W public :
BCBU b template < typename Actor >
qw2)v*Fn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
XECikld> {
#@E(<Pu4` return do_while_actor < Actor > (act);
4]EvT=Ro }
0mVuD\#=! } do_;
mtIMW9 mYzcVhV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.*:h9AE7vo 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|,{+;: 最后来说说怎么处理break和continue
PqI![KxZW 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。
%z2oDAjX 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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