一. 什么是Lambda
X|D-[|P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
; 6PRi/@ 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,
Bsha)< L=fy!R An^)K k~3\0man class filler
[lVfhXc& {
!%$,S=_F public :
n-{ d7haOa void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!aKu9SR^e } ;
*$`N5;7'` \m+=| 8nL9#b 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:
+H *6: /W .G-|: fK *l?Hr ]mz '(t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H=w):kL| X Q
CE`m +6$-"lf 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&[
],rT |"S#uJW }fv7WhQ 7a^D[f0V 二. 战前分析
QgQclML1| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
vLBuE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
W7gY$\1<& 1P'A*`!K uB3VCO.;_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{2mF\A#. /* --------------------------------------------- */
m#i4_F=^b vector < int *> vp( 10 );
>)G[ww[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-iY-rzW /* --------------------------------------------- */
D_[NzCv<- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s6Dkh}:d /* --------------------------------------------- */
RgJbM\`}? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fR~0Fy Gp /* --------------------------------------------- */
023uAaI^3r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N)Q.P'`N /* --------------------------------------------- */
L N.:>, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[CfZE ]7>#YKH. J\w4N", 3$q#^UvD 看了之后,我们可以思考一些问题:
Yw]$/oP` 1._1, _2是什么?
x?lRObHK 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。
>~]|o 2._1 = 1是在做什么?
"
DLIx} 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。
H&%oHyK 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。
54JZOtC3~ 5uahfJk _9H]:]1QH 三. 动工
HRrR"b9: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?U[6X|1 ^Y;,cLXJ !g6=/9 zPybPE8 template < typename T >
rQGInzYp class assignment
@mv
G=:k {
qyFeq]) T value;
/kK!xe public :
o<txm ?+N assignment( const T & v) : value(v) {}
*PV7s template < typename T2 >
Y?7GFkIP$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]\A=[T^ } ;
!OQ5AF$
rc<Ix ?Js4\X!uJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G4~@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Vy[xu$y 9W]OtS G "4Q_F3?_` (n:A`] class holder
SCe$v76p# {
9ZU^([@D public :
@x}^2FE template < typename T >
X$1YvYsID assignment < T > operator = ( const T & t) const
yocFdI {
pjTJZhT2 I return assignment < T > (t);
!G[%; d }
<-b9
)> } ;
$ (xdF H
lM7^3(& /3^XJb$Sa 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*c=vEQn- m%[/w wL static holder _1;
1L'Q;?&2H, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t2OBVzK dR< d7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{47l1wV] 而不用手动写一个函数对象。
.zt&HI.F %`T}%B 3h=kn@I ;L -)$Dy4 四. 问题分析
FvPWS!H 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。
Ai[@2A yU 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。
JrLh=0i9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z#PaQp5F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w|S b`eR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F<6(Hw#> G'}N ?8s1 五. 问题1:一致性
Fp@> (M#3 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?|
z_R^C%0k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
KN657 |f %Gyn.9\ struct holder
D]*|Zmr+} {
dm=?o //
uF}dEDB|; template < typename T >
"]q
xjs^3? T & operator ()( const T & r) const
sU*?H`U3d {
=fnBE`Uc return (T & )r;
Op]*wwI*h }
>2pxl(i } ;
=j- ,yxBvJ 82EvlmD 这样的话assignment也必须相应改动:
P/1YN =<Sn&uL template < typename Left, typename Right >
)~R[aXkvY class assignment
]N'%l]_$ {
c;X,-Q9 Left l;
V-go?b` Right r;
\a|~#N3? public :
1`L.$T,1! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y %bb-|\W template < typename T2 >
1~~GF_l? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q"{Dijc% } ;
7* Y*_cH5 a5ZXrWv 同时,holder的operator=也需要改动:
E8#aE\'t `f&::>5tD template < typename T >
"~ $i# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O9By5j 4 {
e>e${\=, return assignment < holder, T > ( * this , t);
rYdNn0mhk }
u4xtlGt5 yBs-bp"- 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。
~?aFc) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G[ #R 1' uk$MQv*D return l(rhs) = r;
:ZB.I(v 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{p/Yz# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tR<#CCtRp' 3>L5TYa template < typename Tp >
*Us}E7/"' class constant_t
b?iPQ$NyQ {
\rUKP""m const Tp t;
t(roj@!x_o public :
}2RbX,0l9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N]iarYc template < typename T >
K{DmMi];I const Tp & operator ()( const T & r) const
mCg^Y)Q {
Qu'#~#L` return t;
qCrpc= }
ai?J } ;
aL&egM* `G:1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
iZnLgkk@ 下面就可以修改holder的operator=了
Pb T2-
F_ qvy*;
<w template < typename T >
?b(wZ-/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
QbHX.:C {
]C"?xy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|gxPuAXa) }
! })Y9oZc8 7w9'xY 同时也要修改assignment的operator()
Wm"#"l4 ,Il) t H template < typename T2 >
U%@C<o
" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
tpA-IL?KQw 现在代码看起来就很一致了。
/t]1_ }[!=O+gO 六. 问题2:链式操作
Yh!k uS#< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T&6>Eb0{ 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。
"eTALRL'o 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。
,!^c`_Q\>@ 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。
PPG+~.7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}L|B@fW OYWHiXE6] template < typename T >
.6rbn8h struct result_1
{Z <`@\K3 {
pV8tn! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(?(gz#- } ;
"S'Yn- !+Y+P? 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:
g.62XZF@ 7;TMxO=bra template < typename T >
vmNI$KZM struct ref
JBc*m {
T3=h7a %= typedef T & reference;
Zz:%KUl3 } ;
0>-}c> template < typename T >
M/[_~ struct ref < T &>
K@[Hej6d {
Ug0c0z!b typedef T & reference;
&|'yqzS3 } ;
=6\^F i qo\9,< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
J1gnR 8"d??3ZXJ template < typename T >
^a
/q6{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
G"(aoy,
co {
[P~7kNFOh return l(t) = r(t);
znWB.H }
3
.j/D^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
,vMAX?c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B9
?58v& *a8 <cf 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
BaP'y8dVN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<?DI!~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dS Tyx#o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y%TY%"< 最后的布局是:
%52x:qGa Add
<f.Eog / \
T]/> c Divide 5
|}YxxeAk / \
sEfT#$ a^8 _1 3
?A .ah 似乎一切都解决了?不。
9 2D~trn 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。
G[u6X_Q 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。
H13\8Te{ 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:
87S,6 Y T <k;^iqR template < typename Right >
X6t9*|C assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X+u1p? Right & rt) const
bJ6C7-w:wa {
rxy5Nrue return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hG<[F@d }
rhaq!s38: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?< yYm;B 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。
XMP4YWuVc 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。
-U_,RMw~ 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。
^PJN$BJx 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
fY78 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
EvY^]M_U 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
%FqQ+0^ OfA+|xT& template < class Action >
&~B8~U4% class picker : public Action
\3K7)o^ {
\4<|QE public :
QKVOc,Fp7i picker( const Action & act) : Action(act) {}
2w+4B4 // all the operator overloaded
.YB/7-%M[ } ;
Ml?KnSb d,
?GW Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
cAVdH{$" 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:
b"trg {e BKE ?o^03 template < typename Right >
rADzJ#CU\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DC BN89# {
)^6Os2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?X\.O-=4X }
fsnZHL}=n Y8lZ]IB
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ln,9v 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。
v*As:;D_ ug;\`.nT^ template < typename T > struct picker_maker
8)"lCIf {
x`I Wo:j typedef picker < constant_t < T > > result;
GGhk`z } ;
b<"jmB{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<|82)hO {
!
jDopE0L typedef picker < T > result;
O%F*i2I:+k } ;
R@_3?Z!W= I=P<RG7j) 下面总的结构就有了:
vMJ(Ll7/ 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。
OpIeo+^X* 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。
6zNWDUf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
VUHf-bKl 至此链式操作完美实现。
7d|1T' $T7 qd
7&%#bMnw 七. 问题3
3kF+wifsz 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
lHTr7uF( L8NZU*" template < typename T1, typename T2 >
El
:%\hGy ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aXZi 2 {
ocUBSK|K) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Zp<#( OIu }
hy$VG%b;# xpwy%uo 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:
ObS#aRq V U5</si+ template < typename T1, typename T2 >
a+a6P5kJ struct result_2
kDM?`(r {
:7dc;WdM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^L7!lzyo } ;
8HIX$OX>2 v.u 5% 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?
qZ@d:u 这个差事就留给了holder自己。
! R3P@,j ssoE ,6kS X{ 6a template < int Order >
$4)L~g| class holder;
X6qgApyE template <>
UTN[!0[
class holder < 1 >
~3f|-%Z {
[cl+AV " public :
Ip)u6We>I template < typename T >
$%
gz ,{ struct result_1
c813NHW {
~
L>M-D4o typedef T & result;
y
c 8h}` } ;
Ze#DFe$ template < typename T1, typename T2 >
b0@K ~O;g struct result_2
Z5)v {
%f1IV(3Qc typedef T1 & result;
D<<q5gG } ;
O/d]2<V template < typename T >
DBLM0*B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dn Sb}J {
'd&4MA 0X return (T & )r;
E'(nJ }
6 v~nEw template < typename T1, typename T2 >
*rHz/& , typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b0f6p>~q^ {
uwZ,l-6T return (T1 & )r1;
i?uX'apk }
y'>JT/Q5 } ;
#M+_Lk3 Fav++ z template <>
V`W '] class holder < 2 >
[^6z> {
>7~*j4g public :
$ Y^0l template < typename T >
[m6+I9 struct result_1
l(}L-:@A {
8"-=+w.CZ typedef T & result;
h{$k%YJ? } ;
p|mFF0SL template < typename T1, typename T2 >
DG0I-"s struct result_2
k.o8!aCm {
*FZav2]- typedef T2 & result;
-qHG*v, } ;
y@1QVt04 template < typename T >
d!Gy#<H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-38"S;M8 {
}HmkTk return (T & )r;
CmBgay }
W83PMiN"T- template < typename T1, typename T2 >
jWi~Q o+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|O oczYf {
DLqH*U return (T2 & )r2;
Hc8He!X*# }
bM:4i1Z } ;
6DK).|@$r G
kG#+C0L a7F_{Mm 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> >。
1IS1P)4_0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bu_@A^ys 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e!gNd>b { v{uq return l(i, j) = r(i, j);
5p S$rf 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=N{?ll6x7g &ZkJ,- return ( int & )i;
i$@xb_ return ( int & )j;
JehanF[ 最后执行i = j;
UIU:^g0 可见,参数被正确的选择了。
Qj_)^3`e V;"2=)X jQ%1lQ#R) V4ePYud;^ F+Qnf'at1 八. 中期总结
)j~{P 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:
rOt{bh6r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y$n+\K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(@xC-* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Xy 4k;+ 8Nyz{T[ .d^8?vo \ moLQ gWa0x- MZ-;'w&Z 九. 简化
IE996
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。
]1d)jWG
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o4EY2 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:
(_@5V_U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Dbj?l;'1 +-*/&|^等
|^UQVNJ 2. 返回引用。
/4pYhJ8S =,各种复合赋值等
H,w8+vZ4\ 3. 返回固定类型。
JvW7h(u7g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#xu1
eX0< 4. 原样返回。
BF gxa#De operator,
Zn
r4^i&( 5. 返回解引用的类型。
3MHpP5C operator*(单目)
{Hl(t$3V` 6. 返回地址。
9v*y&V9/ operator&(单目)
l:eC+[_;> 7. 下表访问返回类型。
mkyYs[ operator[]
_[-MyU s 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/ZabY operator<<和operator>>
R--s
u:
l9eTghLi 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。
Aqf91
[c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
hf9i%,J fcF| m5 template < typename Left >
@^ YXE, struct value_return
">1wPq& {
%gFIu.c template < typename T >
SWI\;:k struct result_1
%u&Vt"6m= {
2(3Q#3V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,z#D[5 } ;
86-Rm ZZ^A&%E(a template < typename T1, typename T2 >
af>i struct result_2
lN5PKsGl {
vW*Mf}= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$+44US } ;
@aUNyyVP } ;
ETL7|C" {{P 3Z[ zFO0l). 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!]uB4 CUpRtE8@[_ 下面我们来剥离functor中的operator()
b~>@x{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2RNee@!JJP C/N;4 return l(t) op r(t)
Y&=DjKoVh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(&Q!5{$W return op l(t)
K*Ba;"Ugeg return op l(t1, t2)
2@Nd02v| return l(t) op
_)Txg2?= return l(t1, t2) op
jsgDJ} return l(t)[r(t)]
0H +nVR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
LNk :PD0m Hc\@{17 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:
@]~.-(IMh 单目: return f(l(t), r(t));
8(K:2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!0zcS7&P 双目: return f(l(t));
ZyNgG9JL] return f(l(t1, t2));
r]\[G6mE% 下面就是f的实现,以operator/为例
0#Ug3_dfr o ?05bv struct meta_divide
UJL'4 t/ {
pd: YR; template < typename T1, typename T2 >
7#UJ444b~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
sxF2ku4A {
Zi}h\R a return t1 / t2;
qrw*?6mSQ }
5X];?(VTsb } ;
K-Pcew^? [Pp#r&4H 这个工作可以让宏来做:
{ GCp5 Q-R?y+| x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rf+}J_ template < typename T1, typename T2 > \
tuwlsBV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p</t##]3ks 以后可以直接用
pl,XS6mB DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
n9&fH 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
4,QA {v (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。。。)
P;gd!Yl<- jc:=Pe!E qu$FpOJ
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
@zw&-b:qI jYAm}_?No template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,s}&|+
'" class unary_op : public Rettype
o%lxEd r {
DU*qhW`X Left l;
IR2Qc6+{ public :
2'W#x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h1 "# w-km
qh template < typename T >
YT[=o}jS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z{#3-O<a+n {
+[i r7?Y. return FuncType::execute(l(t));
n3U|
d+ }
O<>+l*bk l&W:t9o template < typename T1, typename T2 >
o^d|/; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VpbJe@*D {
x=W s)&H_Y return FuncType::execute(l(t1, t2));
0?I }
Z5wQhhH } ;
?0z/i^I zh?B-"O=5 2.{<C.BK{ 同样还可以申明一个binary_op
$j(4FyH\ l_2l/ff9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rniL+/-uU class binary_op : public Rettype
/
)[\+Nc {
}p)a7xn} Left l;
Ew{N2 Right r;
hD,^mru public :
w+\RSqz/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-biw{ <0l:B;3 template < typename T >
L5&,sJz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h"2^`
)!u {
Tn3C0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
kY4h-oZ }
EjEXev<] n|QA\,= template < typename T1, typename T2 >
C<^S$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.'-t>(}v {
4l/~::y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r|3u]rt }
'P&r^V\~(/ } ;
geqx":gpx9 >Mm.MNU pFo,@M 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
+$^[r 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zFwO( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
k5)IBO 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
')fIa2dO/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d;r,?/C 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
cZt5;"xgr] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;:)u
rI? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
^M1O) 下面是修改过的unary_op
.e S* F "KY]2v. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K<u~[^R class unary_op
bXHtw}n {
=G rg Left l;
6HVGqx D6FG$SV public :
#Pq6q.UB m{6*ae unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,=}+.ax -dUXd<=ue template < typename T >
V Z60 struct result_1
Pv8AWQQJ {
E{}eYU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[rhK2fr:i } ;
>P ygUY
d 8O^z{Yh7 template < typename T1, typename T2 >
a'\fS7aE0l struct result_2
j 2Jew {
`+WQ^dP@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<UJ5n) }"\ } ;
@,q<][q 2FTJxSC template < typename T1, typename T2 >
SjU0Xb)[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RYX=;n {
&R}2/Mt return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7:S)J~s*O }
t*!Q9GC_ bd.t|A template < typename T >
e&="5.ik typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Iq\ZX%q {
lem\P_V) return OpClass::execute(lt(t));
y8O<_VOO}" }
:U#4H;kk~j EXbhyg } ;
80O[pf*? & Pzr)W( *ps")?tlC 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
9xUAfU 好啦,现在才真正完美了。
T$9tO{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
:mz6*0qW vC!}%sxVw_ template < typename Right >
C+c;UzbD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`Jon^&^;| {
"zBYhZr return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Yf,U2A\ }
/=ro$@ 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。
ZZ{:f+=?$ #+Cu&l L(eLxw e% elm]e2)F FQCz_z 十. bind
Q>emyij 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。
a-7T 先来分析一下一段例子
RI
jz7ZG k9?fE Zo|# ,AdE> int foo( int x, int y) { return x - y;}
8!{F6DG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Zb=H\#T bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
s@ vHU4 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。
z>X<Di&x) 我们来写个简单的。
ns,qj}# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zDO`w0N 对于函数对象类的版本:
H[&X${ap U(cV#@Y template < typename Func >
A296f( struct functor_trait
fB3W} dr {
1zUo.Tg0 typedef typename Func::result_type result_type;
c31k%/. } ;
&}G2;O}3 对于无参数函数的版本:
4:p+C-gs CPCjY|w7 template < typename Ret >
J2W: Q struct functor_trait < Ret ( * )() >
t)Mi,ljY[ {
@] `_+\y typedef Ret result_type;
Td !7Rx
_ } ;
nT.2HQ((Xg 对于单参数函数的版本:
.Bu?=+O~ G'sEbw'[ template < typename Ret, typename V1 >
z\fmwI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ah\yw {
nDvj*lZF typedef Ret result_type;
tGcp48R-:+ } ;
l|c# 对于双参数函数的版本:
,dM}B- O%.c%)4Xo template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G92Ya^` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
? LA>5 {
s6|EvIVM typedef Ret result_type;
h`0'27\C } ;
hqA6%Y^k 等等。。。
`is."]%f 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
z+>FKAF +p:#$R)MW template < typename Func >
I'M,p<B struct func_return
ppjS|l*` {
%4/>7 aB]Y template < typename T >
%B&y^mZv*\ struct result_1
j~d<n_ {
A3VXh^y+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H]7MN Y } ;
tp-PE? $d ]3ek/ template < typename T1, typename T2 >
brk>oM;t struct result_2
h#ogL-UU {
u dhj$:t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tCFXb6Cz } ;
iB =R } ;
=}6yMR!4R< nwOT%@nw Z Sj[GI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|2#)lGA gZI88Q template < typename Func, typename aPicker >
o&
g01t class binder_1
%jgB;Y {
0=3Av8 Func fn;
1Y2]jz4 aPicker pk;
7q2G/_ public :
{s8v0~ }IM *Vsk template < typename T >
&Ff#E?Y4| struct result_1
,P&.qg i=( {
|~'PEY typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ifghyh<d } ;
#bz#&vt$ z+RA template < typename T1, typename T2 >
+HGPn0As struct result_2
3ZZ"mlk* {
eI%{/> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D"x;/I } ;
C5q
n(tv \e89 >m binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nH6Ny Y[=X b template < typename T >
ZtS>'W8l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E}7@?o7u} {
cym<uh-Wg^ return fn(pk(t));
U3R;'80 f }
M0+xl+c+ template < typename T1, typename T2 >
us/}_r74N* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P2U^%_~ {
%25GplMT return fn(pk(t1, t2));
`\}Ck1o }
Rm i4ZPb. } ;
8dgi"/[3 s7"NK" Pdq}~um3{ 一目了然不是么?
| z1 最后实现bind
zWN<"[agc [&Yrnkgr oGtz*AP% template < typename Func, typename aPicker >
8>\tD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=tk O^ {
aR- ?t14 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O,a1?_m8 }
]~YY#I": LqZsH0C 2个以上参数的bind可以同理实现。
|Ok@:Au 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。
@%aU)YDwi 8)Z)pCN 十一. phoenix
4l2/eh]Hc( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hDn?R}^l{ 5_H`6-q for_each(v.begin(), v.end(),
4p}?QR>tZ (
zs=[C+Z\ do_
iE6?Px9] [
!_yWe cout << _1 << " , "
IBT1If3 ]
%0y_WIjz .while_( -- _1),
H.Q648A"PF cout << var( " \n " )
3Fu5,H EJ )
MWl2;qi );
rf ?\s/#OY ^MXW,xqb 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:
sB~ |V
< 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
<n;9IU operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|ee A>z"I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GJ9'i-\*\ N6>ert1 ]jB`"to*} template < typename Cond, typename Actor >
at
)m* class do_while
'PS_|zI {
3FglzJ Cond cd;
+{r~-Rn3 Actor act;
!*\J4bJe public :
)` ^/Dj; template < typename T >
Hz>_tA"^T struct result_1
,SF>$
. {
L!c.1Rf_ typedef int result_type;
/S #Z.T~~ } ;
M669G;w(K \dHdL\f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a
!yBEpMo Xt%y>'. template < typename T >
N0V`xrS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_qf$dGqc
{
U&'Xsz do
8=-/0y9, {
s}93nv*ez act(t);
KlGmO;k }
sDZ<XA while (cd(t));
] :. return 0 ;
CxV$_J }
0-~F%:x } ;
<ht^Ck 9}|t`V" KLpFW} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
peZ'sZ 6 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。
r]B`\XWz 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。
xFj<KvV[ 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。
sHPK8Wsg 下面就是产生这个functor的类:
}08Sv=XM vWZ?*0^ hbSXa' template < typename Actor >
aE2Yl class do_while_actor
QR\2%}9b {
,KaO8^PB Actor act;
P_F0lO public :
A kEt=vI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,CP&o ~93#L_V_O template < typename Cond >
Y?4N%c_; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
+EvY-mwfQ } ;
wqF_hs(O +(m*??TAV .F]"%RK[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*lBX/O`= 最后,是那个do_
X_ (n 3a?dNwM@ mc|8t0+1` class do_while_invoker
iHk/#a {
ZJOO*S public :
F
@uOXNz) template < typename Actor >
uC5W1LyI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*d}{7UMy# {
,F?O} ijk return do_while_actor < Actor > (act);
roNs~]6 }
K[[ 5H } do_;
'=(@3ggA: I6Oc`S!L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`e}6/~R` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c{\x<AwO 最后来说说怎么处理break和continue
g]PC6xr38 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。
im@c|| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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