一. 什么是Lambda
'6;
{DX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)/)[}wN;j 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,
] E:NmBN< u`D _ 6%}`!_N<Mc ` FOCX; class filler
@T:J<, {
<ZheWl public :
9p{n7. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JOJuGB-d } ;
Bal e_s^ n}t9Nf_ D, Gv nfY 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:
8d_J9Ho tDRo)z 2gh=0%|\gx V:>r6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]YtN6Rq/ 4wkv#vi7!- x;<0Gg~jB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`hdff0 heL`"Y2'y> ZuybjV1/f6 zyhM*eM.7 二. 战前分析
]E$NJq| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Hqs!L`oW) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
\Oq8kJ= .{\eco c?e-2Dp( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lg8@^Pm$r; /* --------------------------------------------- */
ox%j_P9@: vector < int *> vp( 10 );
g e(,>xB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yQMwt|C4 /* --------------------------------------------- */
e5 L_<V^Jo sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!Ve0 :$ /* --------------------------------------------- */
w;yzgj:n&f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#>("(euXMF /* --------------------------------------------- */
VnVBA-#r| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#Tei0B7 /* --------------------------------------------- */
4>i\r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:\JCxS=EW ah hl YLi6GY '?| 1\j 看了之后,我们可以思考一些问题:
JRw,${W 1._1, _2是什么?
}x\#ul) 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。
tE_n>~Zs 2._1 = 1是在做什么?
Er%&y 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$5Rm5 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:CW^$Zvq IycZ\^5 *- JPAjOcmU/ 三. 动工
~ HhB@G!3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
oe] *Q @,GL&$Y:W Q5T3 "A"YgD#t template < typename T >
QMz =e class assignment
o+&Om~W {
s$isDG#Sr T value;
_wK.n.,S~ public :
5RN!"YLI3 assignment( const T & v) : value(v) {}
D$K'Qk template < typename T2 >
%L* EB;nK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OQ hQ!6 } ;
MGsQF #6] sWte& H" `'d 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fMg9h9U 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G9^`cTvv'8 d/
^IL*O (g@\QdH`| sFz0:SqhE class holder
'Og@<~/Xy {
&&9|;0< public :
<[)-Q~Gg5 template < typename T >
o& FOp' assignment < T > operator = ( const T & t) const
'~&W'='b; {
ZI!: return assignment < T > (t);
4F|79U # }
9=ygkP Y } ;
Q}@t' O'wmhLa"W 0fXMY-$I 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
p?y2j W+!UVUpW static holder _1;
|T""v_q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7j\^h2 g,._3.D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
49Jnp>h 而不用手动写一个函数对象。
&~P4yI;, 9y*] {IY uKP4ur@1 ;zJb("n 四. 问题分析
'_G\_h}5 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。
/ovVS6Ai 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。
tJ6@Ot 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ZX:rqc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
r)5xS] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7x6M]1F E)$>t}$ 五. 问题1:一致性
-_ I)5*N 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?|
I@KM2KMN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z)^|. gQ{ #C' struct holder
N x&/p$d {
5U~KYy^v //
9-c3@>v template < typename T >
+-@n}xb@ T & operator ()( const T & r) const
MT&aH~YB {
]!/U9"_e"B return (T & )r;
6#+&/ "* }
8D )nM| } ;
2xLtJR4L jjV'`Vy) 这样的话assignment也必须相应改动:
t`H1]`c? n>ui'}L template < typename Left, typename Right >
4$KDf;m@ class assignment
}pMVl {
{Ge{@1 Left l;
>)ekb7 Right r;
(+|+ELfqW public :
*<xu3){:c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oFU:]+.+D template < typename T2 >
4?+K
` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!{jw!bB } ;
%VO+\L8Fs @JbxGi 同时,holder的operator=也需要改动:
N5 5F5 t<Acq07 template < typename T >
!XtG6ON= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rC-E+%y {
{6ZSf[Y6B return assignment < holder, T > ( * this , t);
i=Qy?aU? }
d{7ZO#E ))=6g@( 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。
kg^0 %-F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
TGF$zvd g5nJ0=9 return l(rhs) = r;
F\DiT|?} 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
0/su` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MI`qzC*% z}MxMx
c4h template < typename Tp >
WA(x]"" class constant_t
B5z'Tq1 {
\AwkK3 const Tp t;
"A}sD7xy9 public :
lJdBUoO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n*7^lAa2 template < typename T >
:PT{>r[ const Tp & operator ()( const T & r) const
Ok_}d&A {
AO7[SHDZ return t;
hBX*02p }
/2?
CB\ } ;
^K<3_D>1> t%Jk3W/f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YCDH 0M 下面就可以修改holder的operator=了
B.; qvuM~ #sw4)*v template < typename T >
VCWW(Y1Fd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`<nxXsLe {
qzZ/%{Ak return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2f[;U" }
uY.Ns ?8 {mJ'
Lb0; 同时也要修改assignment的operator()
lbAhP+B Z5vdH5?!r template < typename T2 >
lI?P_2AaS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g=t`3X#d 现在代码看起来就很一致了。
q!c=f!U?\l |]9@JdmV 六. 问题2:链式操作
O >h` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u!K1K3T6k 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
, -Hj 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
+*8su5:[&@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
c& ;@i$X( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@5^&&4>N M8~3 0L template < typename T >
,m{R
m0 struct result_1
\\R}3 >Wc {
bG]0| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Or? )Nlg6x } ;
I!L J&> "J"=<_? 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:
v.|#^A?Qx (,h2qP-;ud template < typename T >
(I$%6JO: struct ref
3Z?ornS {
:(A&8<}-6 typedef T & reference;
{5B j*m5 } ;
G=zNZ template < typename T >
LTe ({6l0 struct ref < T &>
>=0]7k; {
"K(cDV Q typedef T & reference;
^4fvV\ne_~ } ;
32z4G =l 67(s\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F1.Xk1y% )h,yQ`. template < typename T >
ID_4M_G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q@wD@_ {
6bPxEILm return l(t) = r(t);
?z.?(xZ 6 }
<YW)8J 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。
-yf8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r.eK; uA#K59E+ 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
zpwoK&T+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M[`[+5v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
A^,E~Z!x +5 调用divide的对象返回一个add对象。
A1prYD 最后的布局是:
4J5 zSTw Add
SZW_V6\t> / \
!MKecRG_ Divide 5
?SNacN@r / \
qHub+"2 _1 3
jkL=JAcf~ 似乎一切都解决了?不。
<J<"`xKL 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。
|N`0G.# 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。
i9L]h69r 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:
DU\ytD`u /F;2wT; template < typename Right >
+ Tp% * assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VFf;|PHS Right & rt) const
mS'Ad< {
ZR\N~. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A M[f }
3Rb#!tx9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D\_nqx9O 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。
&)OI!^ ( 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。
g8.z?Ia#5Z 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。
zwV!6xG 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。
8|zavH#P 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?
5a/A?9?, 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:
OdFF)-K>~ ~2k.x*$ template < class Action >
IVPN=jg? class picker : public Action
,y]-z8J {
71@eJQ public :
U*~-\jN1pb picker( const Action & act) : Action(act) {}
* F%1~ // all the operator overloaded
LG:k}z/T } ;
S9!KI) W+a/>U 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。
f!kZyD7 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:
y-26\eY^P Bug.>ln1 template < typename Right >
A8.noV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e#/&A5#Ya {
LY0f`RX*& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jVnTpa!A }
y>=Y MD HVus\s\&y% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&j:e<{@ 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。
Kn->R9Tl 9;LjM ~Ct template < typename T > struct picker_maker
gfK_g)'2U {
<<LLEdB typedef picker < constant_t < T > > result;
_{`Z?lt } ;
5)< Y3nU~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/V*SI!C<f {
KNmU2-%l typedef picker < T > result;
z6U'"T"a } ;
DyqqY$ vH( In1{&sS 下面总的结构就有了:
b|-)p+ba 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。
!(q@sw( 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。
(xW+* % picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(qFZF7(Xa 至此链式操作完美实现。
.T7CMkYt P-B5-Nz c/+6M 七. 问题3
:oy2mi; 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。
a2.6S./ d(|?gN^ template < typename T1, typename T2 >
/lR*ab ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/x@aAJ| {
JL4E` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K W&muD }
?<jWEz= )&T 5/+ 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:
FNUs
.d" |kh{EUE
; template < typename T1, typename T2 >
JYWoQ[ZO#> struct result_2
T/ ECW {
p^ (Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
k}:;`ST } ;
+JYb)rn$^ *@bz<{! 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?
q`mxN!1[ 这个差事就留给了holder自己。
v76P?[ ! 7V>gWhR 47(_5PFb# template < int Order >
b4wT3 class holder;
m7i_Iv template <>
:q3w;B~ class holder < 1 >
dBA&NW07 {
1\,k^Je7 public :
.WKJ37od template < typename T >
MJX4;nbl struct result_1
%Qz<Lk">. {
5 ph CEKt; typedef T & result;
7*{l\^ism; } ;
6h5g!GQD template < typename T1, typename T2 >
].d%R a:{ struct result_2
%r.OV_04 {
]v}W9{sY typedef T1 & result;
dH5*% } ;
5uG^`H@X template < typename T >
HqsqUS3[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<D:q4t
{
nHeJ20 return (T & )r;
yCR8 c,'8 }
4u*n7di$9d template < typename T1, typename T2 >
>Z*b0j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v/xlb&Xx {
7]Qxt%7/> return (T1 & )r1;
evZP*N~G }
qJs_ahy( } ;
B &B4 P ;]xc}4@=mg template <>
e8f7*S8 class holder < 2 >
;;i419 {
075IW"p' public :
Y*pXbztP template < typename T >
Zs t)S( struct result_1
O7IYg; {
5"40{3 typedef T & result;
q p}2 } ;
(rJ-S"^u template < typename T1, typename T2 >
a0]GQyIG struct result_2
O[$X36z {
@i'D)6sC typedef T2 & result;
IAkQR0fcN
} ;
!wE% <Fh template < typename T >
m4W (h6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Uu+ibVM$ {
$X:,Q,? return (T & )r;
cM9>V2:P }
Cp!9 "J: template < typename T1, typename T2 >
yn+m,K/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K)x6F15r {
^F?B_' return (T2 & )r2;
Am3j:|>* }
h*KDZ+{) } ;
+ W1l9n* 9wc\~5{li p cUccQ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
lMW6D0^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X`&Us 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aBQ --Sz H/[(T%]o return l(i, j) = r(i, j);
YH%U$eS#g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NE`;=26c MW^FY4V1m return ( int & )i;
ZR3sz/ulLd return ( int & )j;
~FI} [6Dd 最后执行i = j;
sX>|Y3S\U 可见,参数被正确的选择了。
wrCV&2CG h$~$a;2cR H.n|zGQTB >d
.|I& V^D1:9i 八. 中期总结
p+Bvfn 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:
uVZm9Sp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y8s-cc( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jMR9E@>~E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
KVoi>?a \(f82kv P:'y}a- bw#\"uJ rA_r$X I.6#>= 九. 简化
UU =,Brb 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
hA~5,K0b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{;UBW7{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
=o"sBVj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3@;24X +-*/&|^等
;P|v'NNI 2. 返回引用。
,qgR+]?({ =,各种复合赋值等
N~yGtnW 3. 返回固定类型。
5FNf)F
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^&c|z35F 4. 原样返回。
Z q}Cl'f operator,
'_=XfTF 5. 返回解引用的类型。
.|kp`-F51 operator*(单目)
|TBKsx8 6. 返回地址。
{K=[Fu= operator&(单目)
FRE${~Xd 7. 下表访问返回类型。
{-5b[m( operator[]
'&xRb* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
a<D]Gz^h operator<<和operator>>
eY$Q}BcW g5&,l OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
@2$iFZq~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U
&W}c^# q/tC/V%@( template < typename Left >
}xzbg struct value_return
p@xK`=Urb {
L@5g#mSl template < typename T >
K*
0]*am|v struct result_1
fm%-wUgj {
k{$Mlt?&- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{5:V
hW} } ;
9o5_QnGE #T)gKp template < typename T1, typename T2 >
!g-19at struct result_2
8[z& g%u {
(svd~h e2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
V$ss[fX } ;
(hX}O> } ;
W%7m3/d cvf#^Cu
IC7S
+v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
vo DTU]pf t[L'}ig!q 下面我们来剥离functor中的operator()
*[_>d.i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(PCv4:`g {utIaMb]&v return l(t) op r(t)
M%2F7 FY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!23#Bz7 return op l(t)
APksY! return op l(t1, t2)
^Ru/7pw5 return l(t) op
pb5'5X+ return l(t1, t2) op
:3Z"Qk$uR return l(t)[r(t)]
q
y8=4~40 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C[O \aW 8^N"D7{mO 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:
=2eG j'} 单目: return f(l(t), r(t));
cy6P=k* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Qy @r& 双目: return f(l(t));
d98ZC+q return f(l(t1, t2));
?qQRA|n* 下面就是f的实现,以operator/为例
}0Q6iHX@ @GGPw9a struct meta_divide
vx_v/pD {
<3>Ou(F template < typename T1, typename T2 >
cwxO|
.m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\TrhJ {
F+S;u=CKx return t1 / t2;
l~M86 h }
r,x;q } ;
@3K 4,s %o+VZEH3 这个工作可以让宏来做:
d\V\,%&. k]"Rg2>% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V<@]Iv template < typename T1, typename T2 > \
fD<3Tl8U0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yl%F}kBR 以后可以直接用
x=bAR%i~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@"H+QVJ@ 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
$IQ !g (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
4
|N&Y zTP3JOe( c]W]m`: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
*"Ipu"G5? U&/Jh^Yy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CBTa9|57 class unary_op : public Rettype
CV4r31w {
52>?l C Left l;
v>$GVCY public :
d3(T=9;f2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
81/Bn! $_l@k= template < typename T >
3M(:}c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ewk62{ {
ue$\i =jw return FuncType::execute(l(t));
y2^r.6"O }
HT5G HkT >'8.>f template < typename T1, typename T2 >
A[ ZJS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o;\0xuM@ {
@B~/0
9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
.) B _~tct }
<Dt,FWWkv' } ;
lvb0dOmY t@!X1?`w q0w5ADd 同样还可以申明一个binary_op
gNzQ"W= aIZ@5w"7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M>0=A class binary_op : public Rettype
2[Q*?N {
+8Zt<snG Left l;
yc4mWB~gyU Right r;
*n2Q_o public :
>3X!c"#l binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|z|5j!Nfh RWXj)H)w template < typename T >
'sY>(D*CQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sy'/%[+goJ {
FymA_Eq return FuncType::execute(l(t), r(t));
,ibI@8;#~' }
yK0Q, @iy ^a template < typename T1, typename T2 >
oFHVA!lqe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[FC7+
Ey^ {
U{LDtn%@h6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<k5FlvE2 }
M,t8<y4W/ } ;
naXo <B B8|=P&L7N Rmn| "ZK 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
zV4%F"- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%7O`]ik: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
IL}pVa00{n 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。
,<|EoravH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
g;\zD_":l 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。。。
<hdR:k@# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PFG):i-? 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)
|>A1J: 下面是修改过的unary_op
<jw`"L[D }o=R7n% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X5qU>'?` class unary_op
EFf<|v {
ZGzrh`j{- Left l;
\@['V ^gH.5L0]gH public :
p4W->AVv$ 68Wm=j.m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b\][ x6zJp 2[9hl@=% template < typename T >
')bx1gc(? struct result_1
zBB4lC{q {
y= cBpC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
05DK-Wh? } ;
}N2T/U @a>+r1 template < typename T1, typename T2 >
TxN#3m?G struct result_2
6N~~:Gt {
H=Yl
@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O jE wJ$$ } ;
rA8neO) Bu>srX9f template < typename T1, typename T2 >
l0tMdsz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vj[
.`fY {
f Nm
Sx return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GZXUB0W\@) }
[*vk& O#Xq0o template < typename T >
7,j}] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q++lgVh)E {
G5"UhnOD' return OpClass::execute(lt(t));
RQ9fA1YP }
rbO9NRg> ,U],Wu) } ;
*1ku2e]z -AD3Pd|Y[ opte)=]J 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
Ct|iZLh`j 好啦,现在才真正完美了。
BGLJ>zkq 现在在picker里面就可以这么添加了:
3PpycJ} MHI0>QsI template < typename Right >
SD8Q_[rY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t$]lK6 {
TN.mNl% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Rl.3p<sX }
+QtK
"5M 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。
'F5&f9A _?Rprmjx} Jq<&`6hn LUHj3H }/SbmW8(1 十. bind
HB||'gIC 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。
XcR2]\ 先来分析一下一段例子
XBF#ILJ
3RXq/E CS:j-> int foo( int x, int y) { return x - y;}
}_@*, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.,o=# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
wta\C{{ 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。
"n}J6 我们来写个简单的。
Owo2DsT t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rt_%_f>qd 对于函数对象类的版本:
GXYmJ4wR [ZZ~^U5 template < typename Func >
_o'ii
VDuD struct functor_trait
d2Z5HFtY {
1}Tbp_ typedef typename Func::result_type result_type;
;
"ux{ . } ;
5 qt]~v%y 对于无参数函数的版本:
4fT,/[k? 4;<?ec(dc template < typename Ret >
+j1s*}8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
"4<RMYQ {
?S~HnIn typedef Ret result_type;
Yev] Lp } ;
;ug&v
C 对于单参数函数的版本:
sG=D(n1 ONH!ms(kb template < typename Ret, typename V1 >
Y4_/G4C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-+Axa[,5= {
lG I1LUo typedef Ret result_type;
F=7X,hK } ;
e=<knKc
Q 对于双参数函数的版本:
!g
# ]>tYU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$5yH(Z[[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x{6KsYEY {
;PCnEs typedef Ret result_type;
VUpa^R } ;
z#ab
V1
Xi 等等。。。
V7[6jWgH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
B7zyMh 9UsA>m. template < typename Func >
)e(Rf!P{ struct func_return
Ls< ";QJc {
L.ScC template < typename T >
HY0q!.qog struct result_1
4y\qJw)~U {
Yz(k4K
L
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-^LUa]"E } ;
2~dUnskyy *oopdGue template < typename T1, typename T2 >
!m"LIa#/Cs struct result_2
KJn@2x6LP {
ZG[P?fM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FJXYKpY[r } ;
^0)Mc"&{ } ;
I,TJV)B nGQc;p5; GKT2x '(e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eRU0gvgLu" wNo2$>* template < typename Func, typename aPicker >
f++MH]I; class binder_1
Ne<={u% {
;;e\"%}@=q Func fn;
'!eg9}< aPicker pk;
Tzr_K public :
[.J&@96,b I|zak](HU template < typename T >
jf&B5>-x struct result_1
\WS2g"( {
nhV\< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wcr3ugvT } ;
21NGsG PLD&/SgP* template < typename T1, typename T2 >
L\0;)eJ#M struct result_2
v.iHgh {
ot\ FZ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SeuC7!q{ } ;
[|iWLPO1&k -R%T Dx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o;'E("!<Z pK` 1pfih template < typename T >
k=]#)A(#C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y;Ez|MS
{
X,5}i5'! return fn(pk(t));
')R+Z/hG. }
E_q/*}]pE template < typename T1, typename T2 >
\c')9g@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o<h2]TN {
x[?N[>uw return fn(pk(t1, t2));
@jL](Mq|] }
CdBpz/ } ;
{F!/\2a TxJoN]Z. .lsD+} 一目了然不是么?
v~8CpC 最后实现bind
6jw9p+. 9sP;s^#t7U #|PPkg%v< template < typename Func, typename aPicker >
mpr_AL!ZO~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*wk?{ U {
1Kjqs)p^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
# &,W x }
^C=dq(i=[ n~"qbtp} 2个以上参数的bind可以同理实现。
O]4v\~@-j 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。
?"F9~vx&G ag V z
十一. phoenix
&Fiesi!tET Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ux,?\Vd %p48=|+ for_each(v.begin(), v.end(),
qX[{_$^Q (
&\>=4)HB; do_
a}e GB + [
d*YVk{s7V cout << _1 << " , "
(ZPl~ZO ]
Ypx5:gm|J .while_( -- _1),
lw]uH<v cout << var( " \n " )
+>&i]x(b )
+\doF );
$:?Dyu(Il nTtE+~u 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
HNRAtRvnY 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/[=Yv! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S$O5jX 0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GE8.{P YQ$LU\: E<ILZpP template < typename Cond, typename Actor >
`h|Y0x class do_while
XDY QV.Bv {
Z0/$XS9|h; Cond cd;
6b7c9n Z Actor act;
%[4u #G` public :
s{Og3qUy template < typename T >
?f$U8A4lp struct result_1
hj=qWGRgI {
0ijYE typedef int result_type;
!kG |BJ$j } ;
ih|;H:"^ YV8PybThc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:GN++\1pw abAw#XQ8 template < typename T >
NEUr w/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VKtlAfXy~ {
04WxV(fo' do
p"FWAC! {
48Jt5Jz_ act(t);
A^E 6)A= }
,(RpBTV while (cd(t));
B^!-%_q return 0 ;
F( 4Ue6R }
oiIl\#C } ;
|ZM>UJ '`YZJ k*u6'IKi.4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-dWg1`; 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。
3GNcnb 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。
bsm/y+R 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。
]bAVOKm- 下面就是产生这个functor的类:
r7sA;Y\ kS35X)- LzJ`@0RrX template < typename Actor >
Go!{@xx> class do_while_actor
wMw}3qX$j {
o%f:BJS Actor act;
vsyg u public :
oY5`r)C7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
u|Oc+qA( c:52pYf+ template < typename Cond >
'=O1n H< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}a/z.&x]V } ;
Q lA?dXQ )Fp$
*]| aNs8T` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s_}6#; 最后,是那个do_
+I-BqA9 BzzZ.AH~ { =\Fc`74 class do_while_invoker
eX>*}pI {
ij|>hQC5i public :
yoJ.[M4q template < typename Actor >
D)pTE?@W' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0)cSm"s {
TpwN2 = return do_while_actor < Actor > (act);
o<iU;15 }
xkw=os } do_;
_si 5z 3z, Ci$[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_;U%`/T b 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
_G-y{D_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。
BdiV 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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