一. 什么是Lambda
Y-%l7GErhL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A )RI:?+ 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,
6t_ 3%{ DYAwQ"i;6 Pv7f
_hw -yl4tW class filler
3%[)!zKv {
miG;]-"^ public :
-; us12SZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z^P* : } ;
tIxhSI^ #0?"J) 8g[(nxI~ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
yp[<9%Fi 'z +$3\5L ez^*M:K >?>u bM`, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
FtFv<UV C`NBHRa> V4`:Vci Aw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ms:KM{T0 qXrt0s[ #JL&]Z+X6 _'!N q 二. 战前分析
-YzQ2#K 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l$k]O 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
vLv|SqD IW1GhZ41' 1A%N0#_(Md for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
79{.O`v /* --------------------------------------------- */
MPKpS3VS vector < int *> vp( 10 );
~j/bCMEf! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1N!Oslum /* --------------------------------------------- */
<pTQpU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
er["NSo /* --------------------------------------------- */
u [V4OU}% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fqcU5l[v, /* --------------------------------------------- */
.Bb$j= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9?u9wuH /* --------------------------------------------- */
i"%JFj_G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%uGleY]~ wO^$!zB W i7S>RB :LZ-da"QR 看了之后,我们可以思考一些问题:
f$1Gu 1._1, _2是什么?
CN\|_y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hsTFAfa' 2._1 = 1是在做什么?
}mKGuCoH> 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
hFsA_x+L; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
jzl?e[qPA D'7A2 f qhV,u;\. 三. 动工
:`+|'*b(A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E
fP>O 9GMH*=3[= hH<6E t{/:( Nu template < typename T >
p!HPp Ef+# class assignment
"XGD:>Q. {
W<\ kf4Y T value;
r+t ,J|V public :
c=b+g+*xd assignment( const T & v) : value(v) {}
"bD+/\ z template < typename T2 >
@T<ad7g-2J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c@RT$Q9j } ;
opm?':Qst p+orBw3 9U#\nXM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z{Vxr*9oO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+dqk6RE OZ(Dpx(Q /C*~/} Ho|o,XvLv class holder
C-Nuy1o {
]YCPyc: public :
W*YxBn4 template < typename T >
O!:QJ
^8d assignment < T > operator = ( const T & t) const
&}vR(y*#c {
h7bPAW=( return assignment < T > (t);
8 ne/=N|, }
gO+\O } ;
>F/XZC f"vk# 3 v2Dt3$@H6 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
8{R&EijC ?TIV2m^? static holder _1;
}TSgAwsbC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MVeFe\r F(d:t! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x|.v{tQa 而不用手动写一个函数对象。
mfZ)^X sB?2*S"X)< 8$\Za,)g 6tOCZ'f 四. 问题分析
?Fce!J 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。
RTK}mhnV 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。
9z #P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J5O.*& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Rb)|66&3& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g.9L)L d'ZS;l 五. 问题1:一致性
q<n[.u1@ 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?|
F;#zN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h aCKv cI2Fpf`2Wj struct holder
ovo/!YJ2 {
CK2 B //
0Y7$d` template < typename T >
B1E$v(P3M T & operator ()( const T & r) const
'0Lov]L {
BYS lKTh return (T & )r;
P^"R4T }
L~IE,4 } ;
H#+\nT2m jk )Vb 这样的话assignment也必须相应改动:
q %>7L<r @|BD|{k template < typename Left, typename Right >
GMz8B-vk class assignment
PkTfJQP8 {
[cDbaq,T Left l;
cA<<&C Right r;
H#35@HF*o public :
3 -tO;GKb assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Dv@PAnk3C template < typename T2 >
{-HDkG' 8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0E-pA3M6 } ;
sm1;MF]/u ^00{Hd6 同时,holder的operator=也需要改动:
Jn=42Q:> mwIk^Sz]@ template < typename T >
TtPr)F| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(_K_`5d;QI {
Tp?-*K return assignment < holder, T > ( * this , t);
kae2 73" }
\b$<J.3 5X0QxnnV 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Z ] '> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r?pZ72q s O=4IBE return l(rhs) = r;
c_#*mA"+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Rv<L#!;
t 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^2EhlK^) }z
wX template < typename Tp >
?W!ry7gXO class constant_t
_42Z={pZZq {
fJy)STQ4 const Tp t;
.#0H{mk public :
:=9< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
tw<P)V\h template < typename T >
/g@^H/DO const Tp & operator ()( const T & r) const
Wwhgo.Wx {
G6V/S aD return t;
V.8%|-d }
Me,<\rQ } ;
!MoOKW [(ygisqt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H-,TS^W 下面就可以修改holder的operator=了
M\9F:.t= cvfUyp;P template < typename T >
IE;\7r+h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F+ukAT
{
Q_]~0PoH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ux}W&K/?' }
q>-R3HB rLzW` 同时也要修改assignment的operator()
RBE7485 cKjRF6w template < typename T2 >
pDn&V( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#byJqy&e 现在代码看起来就很一致了。
?v4E<iXs K(VW%hV1 六. 问题2:链式操作
b9 uBdo@o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vd (?$ 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。
[jrqzB 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@P!L 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。
6{=_718l` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vk'rA{x 8eJE>g1J template < typename T >
Y5Z!og struct result_1
#!})3_Qc(y {
^=+e?F`:{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6+3 $:? } ;
jj,r <T l5k?De_(x 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ORBxD"J& 9x?'} template < typename T >
8sg|MWSU struct ref
ZzcPiTSO {
I]R9HGJNlJ typedef T & reference;
TSjIz5 } ;
g
jxS template < typename T >
qTM%G- struct ref < T &>
',)7GY/n~ {
fF;h V typedef T & reference;
>zngJ$ } ;
eT[&L @l]b %>zjGF< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
('hT ? ?[g}> template < typename T >
1nI^-aQ3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
I[D8""U {
M0w/wt| return l(t) = r(t);
}mk>!B}= }
y=Q!-~5|fF 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。
C:i|-te 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;>>C)c4V " 9v?l 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
"9XfQ"P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ew$I\j* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
aG{$Ic +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u9Y3?j,oC 最后的布局是:
5 1dSFr<# Add
(D7$$!} / \
#;Tz[0 Divide 5
)`+YCCa6F / \
pe.QiMW{8 _1 3
`A)"%~ 似乎一切都解决了?不。
h<x4YB5Mj 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。
wCCV2tk 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。
u0
y 1 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:
=\3Tv mLyBm template < typename Right >
i9 A ~< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Riry_
Right & rt) const
O !&,5 Dy {
F9flSeN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L0NA*C
}
pqR\>d0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3BQ!qO17^d 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。
Q5a)}6-5 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。
yI3kvh 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。
BRv x[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。
w>e
s 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?
igC_)C^i> 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
M.[rLJZ4 EWjgI_- template < class Action >
rwf^,r"r class picker : public Action
6b=q-0yj {
L'Q<>{;Ig public :
=,V|OfW picker( const Action & act) : Action(act) {}
/4irAG% Oj // all the operator overloaded
5@!st } ;
-e]7n*}H$ S\#1 7.= 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。
3tAU?sV! 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:
9`B$V##-L ~E5z"o6$ template < typename Right >
D Ml?o:l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>m6&bfy\q {
'T8W!&$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Mps5Vv }
pv,45z0 5h{`<W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+-$Ko fnM 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。
7h9U{4r: M 19UN*g3( template < typename T > struct picker_maker
~bK9R0|< {
p&b5% 4P typedef picker < constant_t < T > > result;
PnYBy| yl } ;
H17-/|-;0! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7'lZg<z{~j {
2kh"8oQ typedef picker < T > result;
m#7*:i&@Y } ;
}6u2*(TmD Ea $aUORm 下面总的结构就有了:
(eWPis[ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
YN/}9. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[g|Y7.j8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<wd]D@l7r 至此链式操作完美实现。
+9;2xya2 fS&6 X[yNFW}S2W 七. 问题3
6<76H 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9&]M**X {w6/[-^ template < typename T1, typename T2 >
!ZXUPH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pv)`%< {
cmwPuK$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TFQ!7'xk) }
/8'S1!zc 1fU,5+PH 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:
iEyeX0nm cC{"<fYF template < typename T1, typename T2 >
0%`4px4J struct result_2
:mcYZPX# {
D<$XyP typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/iaf ^
> } ;
C~%
1w%nn Q>< 0[EPj3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
<.K4JlbT 这个差事就留给了holder自己。
*iA4:EIP ]e?x# <S -V.d?A4" template < int Order >
V~IIYB7 class holder;
f9$xk|2g template <>
BqK(DH^9N class holder < 1 >
!~i'
-4] {
Z~ public :
3>M&D20Z template < typename T >
!U%T&?E l struct result_1
>w6taX {
fh8j2S9J typedef T & result;
s"KJiQKGM } ;
,MPB/j^o5! template < typename T1, typename T2 >
Gbpw5n;e struct result_2
#]WqM1u {
!A3-0zN! typedef T1 & result;
I{'f|+1 } ;
`_ %S template < typename T >
HeGYu?& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6?tlU>A2s {
QF2q^[>w6 return (T & )r;
CTa#Q, }
igL<g template < typename T1, typename T2 >
E>LkJSy= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5Z/7kU=I {
K6JVg$ return (T1 & )r1;
] ]U<UJ }
g]~h(mI } ;
"ICC
B1N| PXoz*)tk template <>
:(|'S4z class holder < 2 >
Z6C=T;w {
@oP_;G public :
#65^w=Sp} template < typename T >
{@Yb%{+ struct result_1
B_`y|sn {
IA zZ1#/3 typedef T & result;
+gd2|`# } ;
^ >x|z. template < typename T1, typename T2 >
6DIZ@ oi struct result_2
g6t"mkMY
L {
/hrT typedef T2 & result;
O43YY2 } ;
$q?$]k|M` template < typename T >
Ox!U8g8c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lH^^77"4Qo {
h5_G4J{1 return (T & )r;
0-Y:v(|. }
+yob)% template < typename T1, typename T2 >
O=cxNy-I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u6V/JI}g {
s'aip5P return (T2 & )r2;
n"PJ,ao }
[D"t~QMr } ;
%=we`& Z7rJ}VP Cb t{H}I3 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> >。
]M>9ULQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g>0XxjP4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B$3 ?K $0oO
&)* return l(i, j) = r(i, j);
-$VZtex 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dCe4u<so\ `nXVE+E@ return ( int & )i;
MTER(L return ( int & )j;
7\zZpPDV 最后执行i = j;
c\6+=\ 可见,参数被正确的选择了。
\@3Qi8u// 1 2++RkL# /v|"0 z{"2S=" LH 3}d<{ 八. 中期总结
{CG_P,FO 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:
Yb i%od& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OJN2z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5
8-e^. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f %lD08Sl S d/?& "vYE+ )3YtIH_ 4h!f/aF' OH^N" L 九. 简化
<e]Oa$ 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+KzIde|% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"LYh7:0s!k 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:
\;-fi.Hrf$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%<?0apO +-*/&|^等
E5el?=,i 2. 返回引用。
bPD`+:A_ =,各种复合赋值等
cfox7FmW 3. 返回固定类型。
oRKEJNps 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KIA 2"KbjG 4. 原样返回。
J89Dul l
operator,
@~<j&FTT 5. 返回解引用的类型。
&
gJV{V5Ay operator*(单目)
)b<k#(i@# 6. 返回地址。
=1I#f operator&(单目)
50TA:7 7. 下表访问返回类型。
~U(,TjJb operator[]
Qu=LnGo~P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nVu&/ operator<<和operator>>
o-xDh7v di)*-+ 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。
9!9Z~/*m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W3vi@kb] j*e6vX template < typename Left >
mNf8kwr struct value_return
pME{jD
{
{mWui9 %M template < typename T >
}>^Q'BW;65 struct result_1
*19ax&|*S {
{7cX#1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<R%;~) { } ;
6Ao%>;e* LA_3=@2.H template < typename T1, typename T2 >
n .!Ym
X4 struct result_2
1:NrP'W^ {
=NbI% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
a9n^WOJ6 } ;
qQpnLV 4 } ;
B63pgPX YY?a>j."a /&u<TJ4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N=:5eAza 0JgL2ayIVI 下面我们来剥离functor中的operator()
^mAYBOE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%}86D[PF M
:3u@06a return l(t) op r(t)
]
2DH; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ZYf2XI(_" return op l(t)
U.AjYez return op l(t1, t2)
-",=G\XZ return l(t) op
y%sroI('y return l(t1, t2) op
Om M=o*d return l(t)[r(t)]
+\li*G]:J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#`GY}-hL! S$f6a' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
<<D$+@wxm 单目: return f(l(t), r(t));
=n^!VXaL]] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c4_`Ew^k 双目: return f(l(t));
TF2>4 p return f(l(t1, t2));
kc7lc|'z 下面就是f的实现,以operator/为例
<Dx]b*H @
S <-d struct meta_divide
8 #ndFpu {
LPG`^SA template < typename T1, typename T2 >
%{3
aW>yx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
awvDe {
h25G/` return t1 / t2;
IHgeQ F
~ }
f84:hXo6 } ;
,uzN4_7u *. 3N=EO 这个工作可以让宏来做:
fzjU<?} |
ohL]7b< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
iK?b~Q template < typename T1, typename T2 > \
`@i5i(( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&V|>dLT>A 以后可以直接用
5Z4-Z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|QV!-LK 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
jjJ2>3avY (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。。。)
qQ!1t>j+H ;q0uE:^S {lth+{&L# 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
`mye}L2I 64-#}3zL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xEuN
class unary_op : public Rettype
T#pk]c6Q {
`%3/ Left l;
q1E:l!2al public :
)2,eFNB#n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T[=S$n-' gyS+9)gY template < typename T >
X(jVRr_m9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ywD{* {
DmXcPJ[9 return FuncType::execute(l(t));
R),zl_d_ }
K[chjp!$l pT?Q#,fh template < typename T1, typename T2 >
0A{/B/r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#YDr%>j {
nC {K$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
\7"@RHcihB }
Ll MpS<2NO } ;
1<ro7A4hK X-Wz:NA *&Z7m^`FQ 同样还可以申明一个binary_op
fC}R4f7C L6>pGx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,G#.BLH
cX class binary_op : public Rettype
g'];Estb~ {
9 2MTX
Osp Left l;
[FUjnI Right r;
<o2r~E0r3 public :
p;?*}xa binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S4witIK5 jlFk@:y4 template < typename T >
VF&Z%O3n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]pEV}@7 {
^\B:R, return FuncType::execute(l(t), r(t));
Kb =@ =Xta }
yT{8d.Rh 2iu_pjj template < typename T1, typename T2 >
]nhr+;of/- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b;|55Y {
KYJjwXT28W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`:'w@(q }
lyCW=nc } ;
y/V%&.$o= GRy-+#,b" =66Nw(E. 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
E&Qi@Ty 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
::n;VY2& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P,ua<B}L 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。
bslrqUk_`= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y2o6kS{x 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。。。
/ug8]Lo0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
c`x7u}C 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)
?j^=u:< 下面是修改过的unary_op
]a2W e` C@N1ljXJT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
q_
=b<.; class unary_op
e6=]m#O9 {
]*O/+ Left l;
]CU]pK?nq
5-)#f? public :
>h Y"
3 }AZc8o- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9;Fbnp' UZ8?[ template < typename T >
-st7_3 struct result_1
_ >`X]I; {
@v\*AYr'M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q.Nweu!jQ } ;
@?C#r.vgp * y^OV_n-8 template < typename T1, typename T2 >
.I3?7 struct result_2
bYe;b><G {
Oo?,fw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4E44Hzs } ;
D[O{(<9 ?}Z1(it0 template < typename T1, typename T2 >
FZB~|3eq{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\U%#nU{ {
~_9"3,~o5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x*oWa, }
P7B:%HiAx Qy#)Gxp template < typename T >
wV?,Z!\Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+Taa!hfys {
]E3U
J!! return OpClass::execute(lt(t));
qDWsvx] }
c= UU" bg|!'1bD`5 } ;
f[gqT
yiP \Mv":Lm1 >#+IaKL7 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
=Cqv= 好啦,现在才真正完美了。
DN4#H` 现在在picker里面就可以这么添加了:
/8@m<CW2Y J H.K.C( template < typename Right >
EoX_KG{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
dQy>Nmfy {
wx=0'T-[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+@X5!S6 }
5)1+~ B 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。
^EVc 95|Z w^K^I_2ge I
PE}gp &PcyKpyd ashcvn~z 十. bind
S)He$B$pp 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
n$m"]inX 先来分析一下一段例子
~Lfcg* Ct$82J wHz?#MW 3L int foo( int x, int y) { return x - y;}
/E wGW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{>0V[c[~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
33:DH} 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。
F{k+7Ftc 我们来写个简单的。
Dj-s5pAW 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[%HIbw J 对于函数对象类的版本:
N132sN2 ^SEdA=! template < typename Func >
WUAJjds struct functor_trait
g.% {
hwnx<f ' typedef typename Func::result_type result_type;
;??ohA"{5 } ;
NGjdG=, 对于无参数函数的版本:
B1N)9% ~E4"}n[3A# template < typename Ret >
`=tyN@VC struct functor_trait < Ret ( * )() >
NTs;FX~g[ {
H;<!TX.zD typedef Ret result_type;
HU
B|bKy } ;
(.K\Jg'Y6j 对于单参数函数的版本:
&!7+Yb(1 OQ_stE2i template < typename Ret, typename V1 >
PW}OU9is struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
']51jabm {
[2$4| ;7 typedef Ret result_type;
V7CoZnz } ;
^<V9'Ut 对于双参数函数的版本:
_|c&@M vfvlB[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<FFJzNc+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cErI%v}v0 {
~HLRfL? typedef Ret result_type;
5$l9@0D.\ } ;
#,f{Ok+ 等等。。。
XL<
)v_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vg%QXaM V:K;] h*! template < typename Func >
:,]S}R struct func_return
+KK$0pL {
jy$@a%FD template < typename T >
$&-5;4R'0 struct result_1
(;o*eFC F {
ol!86rky typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vX1uR]A[ } ;
<Q`&o@I 2JO-0j. template < typename T1, typename T2 >
vx 0UoKX struct result_2
go|>o5!g {
cFfTYP9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7s>a2 } ;
:uCdq`SaQl } ;
?A=b6Um tbj=~xYf Z}Cqd?_') 最后一个单参数binder就很容易写出来了
i*tv,f.( ~@c-* template < typename Func, typename aPicker >
P[gO85 class binder_1
v+q<BYq {
o\4t4}z~'f Func fn;
bAhZ7;T~ aPicker pk;
HFh /$VM public :
l)}t,!M6 e9@(/+ template < typename T >
^ "6f\ struct result_1
qb7^VIo%c {
k&Jo"[i&WO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)LFD6\z1pl } ;
R$0U<(/ t{(Mf2GR1
template < typename T1, typename T2 >
0<P(M: a struct result_2
g{ (@uzqG {
Bhuw(KeB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8]*Q79 } ;
mZoD033H
h)B!LAr
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9]~PCZ2j qzdaN5 template < typename T >
<c%n?QK{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;~ee[W$1 {
z[#6-T
& return fn(pk(t));
#
cWHDRLX }
+{>.Sk'$ template < typename T1, typename T2 >
_"f<Ol[! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&c^7O#j {
m# ad6
\ return fn(pk(t1, t2));
zzJ^x8#R }
Y?!/>q } ;
6o
lV+ kkfCAM 5Bj77?Z 一目了然不是么?
MSB%{7'o 最后实现bind
9".Uc8^p/F 8&Wx@QI :uR>UDlPX template < typename Func, typename aPicker >
ZQLB`n@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/#\?1)jCK {
yV_
L/,6}D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
TNsg pJ?\ }
vl~%o@*_ HWbBChDF 2个以上参数的bind可以同理实现。
GMb!Q0I8 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。
W:B }u\)C u[[/w&UV., 十一. phoenix
( -2R{!A Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!u0U5>ccw .CmL7
5 for_each(v.begin(), v.end(),
#_p (
oP-;y&AS do_
7K !GK [
lm &^tjx cout << _1 << " , "
Em9my2oE ]
ScHlfk
p .while_( -- _1),
rgT%XhUS6f cout << var( " \n " )
n2;(1qr )
>Jiij );
jaa/k@OG yy))Z0E5 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:
=#'+"+lQ } 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
3GINv3_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x 8M#t(hw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y[p6y[r* Bfn]-]>sD EFNdiv$wF template < typename Cond, typename Actor >
wLSjXpP8 class do_while
3DI^y`av {
yUj;4vd Cond cd;
o3= .T+B Actor act;
:+1bg&wQ public :
JOgmF_(>Z template < typename T >
])68wqD struct result_1
-_w~JCx {
p}r yKW\cJ typedef int result_type;
:7k`R62{ } ;
y8D 8Y8B /J8o_EV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F]Pul|.l lk~dgky@ template < typename T >
q"l>`KCG` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6i^0T {
~Cu lFxu do
?9,YVylg {
jUZ[`f; act(t);
W=M<
c@ }
>]C<j4 while (cd(t));
FcY$k%;'Q return 0 ;
;]"n?uo }
y#nSk%"t" } ;
w0\4Wa n<+~ zQ iF+S%aPd# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M Yu?&}%^ 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。
dvxf lLd @ 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。
%!D_q~"H 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。
>Ziy1Dp 下面就是产生这个functor的类:
6J]~A0vsi} V9gVn?O0 i"KL;t[1 template < typename Actor >
e ^-3etx class do_while_actor
ul}4p{ m[ {
8[f8k3g Actor act;
@ >
cdHv public :
7kOE/>P? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Kl!DKeF w# xncH:1 template < typename Cond >
rg"TJ"Q- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J~fuW?a]r } ;
S54gqc1S] nJW_a&' EF0Pt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`g2&{)3k 最后,是那个do_
fWqv3nY^ <b3x(/ 8x`Kl( class do_while_invoker
,d3Q+9/ {
\;'_|bu3. public :
Am]2@ESUP template < typename Actor >
VoWA tNU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
G!-7ic_4 {
Hs.6;|0% return do_while_actor < Actor > (act);
r=xTs,xx }
MP_A<F } do_;
|2[S/8g! 70d] d+M| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
AfuXu@UZ_/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\=$EmHF 最后来说说怎么处理break和continue
zK[
7:< 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。
7j4ej|Fjo 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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