一. 什么是Lambda
O^2@9
w 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#+Pk_? 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,
&Q>tV+* k^%Kw(/ rsGQ
:c ^^;#Si class filler
9_4bw9A {
wuV*!oef o public :
MB"TwtW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y$Y*%D^w } ;
c*@#0B "R!)"B== 'f
"KV| 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
&yabxl_ e -yL e Lj1 4[ .DQ#r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'=V!Y$tn K.R4.{mo nG~#o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Dus [N<
w jMAZ4M }j_2K1NS{ KT9!R 二. 战前分析
*Bm7>g6 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。
^tr?y??k 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
zT< P_l ~Q3y3,x V9 J`LQ\0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wr~Ydmsf /* --------------------------------------------- */
*?o`90HHP[ vector < int *> vp( 10 );
c?/R=/H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|n/qJIE6 /* --------------------------------------------- */
!%lcn
O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
oLh2:c /* --------------------------------------------- */
,SQ`, C
_5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"gQ-{ W /* --------------------------------------------- */
]E:K8E
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3$yOv"` /* --------------------------------------------- */
w{$X
:Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<pXF$a:s 937 z*mh <|kS`y 7%0V ?+]P 看了之后,我们可以思考一些问题:
|l#<vw
wE 1._1, _2是什么?
|({ M8!BS 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
qrw"z
iW 2._1 = 1是在做什么?
^F? }MY> 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4]P5k6nV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ToXgl4:kd &$V&gAN ;J&p17~T9 三. 动工
#=81`u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
EG&97lb )/{zTg8$?/ p "Cxe R?E< }\! template < typename T >
Xk]:]pl4W class assignment
}QzF.![~z {
Q/2(qD; u T value;
-KA Y public :
"pa2,-& assignment( const T & v) : value(v) {}
\}p!S$` template < typename T2 >
1I#]OY#> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0g{`Qd } ;
j YVR"D; ;NJx9)7< cmu| d 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
p\).zuEf. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`m_('N [(kC/W)! QrSF1y'd 2vLV1v$,q class holder
L8WYxJ
k {
S!@h\3d8{ public :
4F=cER6l template < typename T >
/qwl;_Jcf assignment < T > operator = ( const T & t) const
">|G^@|:A {
N\nxo0sl return assignment < T > (t);
OciPd/6 }
KM:k<pvi } ;
8TH fFL XN Gw@$ Q?xCb 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:
q,%lG$0v g-8D1.U static holder _1;
(/;<K$u*h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
B(t`$mC AC}[Qp! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vP.^j7wB 而不用手动写一个函数对象。
\&jmSa=]l pj9*$.{ NQu.%= (aUdPo8H^ 四. 问题分析
M7PGs-l 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。
D~T;z pS 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。
l6~wm1vO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_rakTo8BY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ui .riD[,O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Q| _e= ,u@Vi0 五. 问题1:一致性
]Dd}^khv
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?|
ur@"wcl"V 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*Ud=x^JxO Ucqn3& struct holder
/<e<-C*d&< {
(Z |Nz *< //
: pkOZ+t template < typename T >
z?M_Cz;:J T & operator ()( const T & r) const
}|9!|Q {
*P;
cSx?2 return (T & )r;
Vm]xV_FOd }
[~Vj(H=KwI } ;
$Le|4Hj J-U5_>S 这样的话assignment也必须相应改动:
b
sM]5^ m#Dae\w& template < typename Left, typename Right >
/BQB7vL class assignment
*$ kpSph {
kW4B
@Zh Left l;
$GJuS^@% Right r;
&$NYZ3?9 public :
)C&'5z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O-,0c1ts template < typename T2 >
!eP)"YWI3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;k fl5 } ;
6+LBs.vl} E'iN==p_: 同时,holder的operator=也需要改动:
S9kA69O N?j#=b+D template < typename T >
A V]7l}- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
; nc3O{rU
{
nAT,y9& return assignment < holder, T > ( * this , t);
`P
* wz< }
N/x]-$fl Em]2K: 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ANuO(^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
76eF6N+%}t `3?5Z/,y return l(rhs) = r;
K'f`}y9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
MJugno 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7wz9x8 \t S3N+9*iK template < typename Tp >
pZ)N,O3 class constant_t
FByA4VxB {
M"s+k const Tp t;
>XJUj4B|X public :
BIY"{"hJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H~<w*[uT template < typename T >
Yow const Tp & operator ()( const T & r) const
yB5JvD ? {
/*1p|c ^ return t;
! z6T_;s }
QruclNW{Bv } ;
?^gq {JlSfJw! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qtlcY8! 下面就可以修改holder的operator=了
sIzy/W0iV M{4U%lk template < typename T >
{v,NNKQ4x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3Q!)bMv \ {
36MNaQt'e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oYAHyCkVq }
%Xe 74C" `
#; " 同时也要修改assignment的operator()
&j?+%Y1n@ S~hoAl"xb/ template < typename T2 >
ni?5h5- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C17$qdV/ 现在代码看起来就很一致了。
4vJg"*? Ny5$IIFe 六. 问题2:链式操作
0)]?@"j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_^@ >I8ix 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。
["WWaCcx 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。
LhCwZ1 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。
o0 |T<_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CLgfNrW~ SsCV}[ template < typename T >
~v6]6+ struct result_1
i9eE/
. {
c>%%'c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!:3X{)4 } ;
cD ?'lB- \rM5@
Vf 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:
ows3% ;5tQV%V^Q template < typename T >
61Wh %8- struct ref
H(tT8Q5i {
x4XCR,- typedef T & reference;
jidRh}>a= } ;
![&9\aH template < typename T >
9>r@wK'Pn struct ref < T &>
SNc $! {
N(`XqeC* typedef T & reference;
o&MOcy D } ;
*nSKIDw gX]ewbPDQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|ITh2m f~:wI9 template < typename T >
c2wgJH!g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c0Yc~&RF {
\:Q)X$6 return l(t) = r(t);
)Wy:I_F351 }
^@f.~4P*I 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
heScIe
N^` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.oqe0$I LRqlK\ 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
u] Z;Q_= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7O,!67+^~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zs.@=Z" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d}<-G.&_ 最后的布局是:
`r]C%Y4? Add
=Q #d0Q / \
Ff1!+P, Divide 5
8'M:uI / \
{a0yHy$H _1 3
M{g.x4M@W 似乎一切都解决了?不。
zy`T!
$ 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。
sAS[wcOQ 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。
o>HU4O} 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:
\V
T.bUs rgF4 W8 template < typename Right >
h_5CWQSi assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
O!P7Wu Right & rt) const
oQ}K_}{> {
fZb}- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$|t={s34 }
hC?rHw
H> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&qP0-x) XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
bnZ H 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
nP_)PDTFp 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ART0o7B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
t==\D?Rt 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
y@r g_Paq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
6+4SMf3 L*cP8v4 template < class Action >
8^67,I-c class picker : public Action
L_q3m-x0h {
]CDUHz public :
c7D{^$L9v picker( const Action & act) : Action(act) {}
1#9PE(!2 // all the operator overloaded
3mhjwgP<nn } ;
i,wZNX G5ShheZd 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。
u82 (`+B 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:
" s}Oeu[ gYBMi)`RT template < typename Right >
v.hQ9#: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$LVzhQlD {
[eFJ+|U9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.DM-&P }
Ygc|9} K>TEt5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0\V)DV.i 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
=#vJqA _9'hmej template < typename T > struct picker_maker
qWJHb Dd {
t N4-<6 typedef picker < constant_t < T > > result;
/ ;+Mz* } ;
U4qk<! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Oh%p1$H {
M 5$JB nN typedef picker < T > result;
I&`aGnr^^ } ;
GT\yjrCd ozKS<< 下面总的结构就有了:
jig3M N functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
bd H+M?k picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
N`~f77G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)Y6\"-M[ 至此链式操作完美实现。
{yDQncq'^ *5{1.7 ~n!&~ 七. 问题3
CY.4 >, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
1Vc~Sa _mJhY0Oc template < typename T1, typename T2 >
iCCe8nK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]E)\>Jb {
'bsHoO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=
5[%%Lf }
nw_s: L4Kg%icz l 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
a l9(
9) o2cc3`*8d template < typename T1, typename T2 >
7!wc'~; struct result_2
?#Y:2LqP C {
R x( yn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;G[0%z+* } ;
qoZ)"M ,.h@tN<C 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
TZGk[u^* 这个差事就留给了holder自己。
s6r(\L_Im
e<(6x[_ o1"N{Eu template < int Order >
d]:G#<. class holder;
c,O;B_}M] template <>
+TX4," class holder < 1 >
pjl>ZoOM {
RR'sW@ public :
#c":y5: template < typename T >
v+}${h9 struct result_1
XE&h&v=> {
9Ofls9]U typedef T & result;
aqWlX0+ } ;
yPY{ZADkQ template < typename T1, typename T2 >
g*`xEb=' struct result_2
O /:FY1 {
\w"~DuA typedef T1 & result;
*K|ah:(r1\ } ;
BO7XN; template < typename T >
JVxja<43 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q"oNFHYPDs {
luyu7` return (T & )r;
,p /{!BX }
|,~
)/o_R template < typename T1, typename T2 >
&,=FPlTC= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e6bh,BwgQq {
\WbQS#Z9 return (T1 & )r1;
bwcr/J(Nb }
F n iht< } ;
AJE$Z0{q m
OE!`fd template <>
FD&^nJ_{ class holder < 2 >
J#ClQ% {
qS"#jxc==+ public :
]T)<@bmL template < typename T >
:Ocw+X3 struct result_1
[~X&J# {
.gzfaxi typedef T & result;
``I[1cC } ;
MJrPI a[pN template < typename T1, typename T2 >
U^BM 5b struct result_2
#HW<@E {
/HS"{@Z"h typedef T2 & result;
0FY-e~xr } ;
&%GAPs% template < typename T >
iK+Vla`} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A_WaRYG {
F3]VSI6^E, return (T & )r;
Lq1?Y
}
K#AexA template < typename T1, typename T2 >
&:IcwD& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E/*&'Osq {
cIG7Q"4 return (T2 & )r2;
"a}fwg9Y }
z6rT<~xZtu } ;
PHEQG]H S u"m(a:jQ ^Il*`&+?P 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`CC=?E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&6
<a<S 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
h_+ PB7-`uz return l(i, j) = r(i, j);
6>)nkD32g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B f]Bi~w< "P54|XIJ\ return ( int & )i;
gzqp=I[% return ( int & )j;
YYPJ(o\ 最后执行i = j;
b GI){0A 可见,参数被正确的选择了。
h3&|yS| Crg'AB? ?w'86^_z s,8zj<dUv >`SeX: 八. 中期总结
q<!-Anc 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
^G(Ee+PN@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OXbShA&1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5E"^>z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M?L$xE_& 9=3DYCk/ hV0fkQ.| EG|dN(qh '6WS<@%} t|i<}2 九. 简化
noL9@It0 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。
s.Bb@Jq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f,Dic%$q 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:
X(X[v] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,Kl?-W@ +-*/&|^等
X-kOp9/. 2. 返回引用。
+egwZ$5I =,各种复合赋值等
n*A1x8tn 3. 返回固定类型。
_oCNrjt9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{\%I;2X 4. 原样返回。
XD|g G operator,
x: _[R{B 5. 返回解引用的类型。
|*UB/8C^/! operator*(单目)
u4w!SD 6. 返回地址。
^.\O)K {h operator&(单目)
M}# DX=NZc 7. 下表访问返回类型。
uf9&o# operator[]
QDV+( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{?IbbT operator<<和operator>>
9A} * #Xox2{~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
%Q0R]
Hg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i!e8-gVMP& vr'cR2 template < typename Left >
dzPewOre* struct value_return
z'& fEsjy {
5TB6QLPEwY template < typename T >
0kOwA%m struct result_1
;l0dx$w {
QAp]cE1ew typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0]iaNR
% } ;
#Gg^QJ* BLO ]78
template < typename T1, typename T2 >
?z&%VU" struct result_2
7[1|(6$ {
iW>^'W# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%kV7 <:y } ;
->{-yh]jv } ;
#0[^jJ3J J;8d-R5 nWY^?e'S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7<;oz30G!L yG/!K uA 下面我们来剥离functor中的operator()
qrw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*|dK1'Xr
Pap6JR{7 return l(t) op r(t)
'u;O2$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_3yG<'f[Y return op l(t)
Z9+fTT return op l(t1, t2)
H4AT>}ri return l(t) op
tLa%8@;'$ return l(t1, t2) op
VDbbA\ return l(t)[r(t)]
v#/Gxk9eX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@|c]) QR'# ]k;>% 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:
w"s@q$}]8M 单目: return f(l(t), r(t));
FZj>N( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k-=LD 双目: return f(l(t));
aW&)3C2-x return f(l(t1, t2));
p ZTrh&I] 下面就是f的实现,以operator/为例
>a<1J(c .E}lAd.Mn struct meta_divide
Gb\PubJ {
diY7<u# template < typename T1, typename T2 >
/0XMQy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Tgr,1)T {
uoI7'
:Nv return t1 / t2;
+lqGf }
ji1vLu4|t } ;
0zB[seyE "O4A&PJD 这个工作可以让宏来做:
r9})~>
>- \bLr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
")STB8kQ template < typename T1, typename T2 > \
nwUz}em?O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
q_h (D/g 以后可以直接用
V&s|I oTR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
za@/4z 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
uwSSrT (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。。。)
V>`ANZ4 Fds
11
/c7 =oq8SL?bJ* 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
lt&(S) SULFAf< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
daI_@k Y" class unary_op : public Rettype
Z%qtAPd {
4>>=TJ!M Left l;
2.Qz"YDh
= public :
bTaKB- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i9DD)Y< M>]A!W= template < typename T >
sE6>JaH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*c94'T cl {
*kl :/# return FuncType::execute(l(t));
$}gMJG }
k_=yb^6[U jfY7ich template < typename T1, typename T2 >
Ey|_e3Lf[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qw}1q!89 {
TB!I return FuncType::execute(l(t1, t2));
-$Hu$Y}> }
7t:RQ`$: } ;
yQD>7%x SXm%X(JU RDp 同样还可以申明一个binary_op
?1SsF>| rm,`M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W8^m-B& class binary_op : public Rettype
zl|z4j'Irc {
yijP Left l;
TQF+aP8[L Right r;
GBbnR:hM public :
i.vH$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:x*)o+ T`ibulp template < typename T >
"0P`=n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
64zOEjra {
5*pzL0,Y return FuncType::execute(l(t), r(t));
TJO$r6& }
%M@K(Qu U%nkPIFm template < typename T1, typename T2 >
l}))vf=i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
27e!KG[& {
YB5"i9T2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g"evnp }
-)`_w^Ox } ;
5QMra5N k J+u}uN@ v _MQ]X 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
l<`> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(90/,@66l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X g6ezlW 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。
147QB+cE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
CI'RuR3y]Z 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。。。
iAwEnQ3h 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^a4z*#IOr 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)
x;n3 Zr;( 下面是修改过的unary_op
D(AH3`*|# 6}"c4^k6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
dI{DiPho class unary_op
~|V^IJZ22 {
69g{oo Left l;
`t~jHe4!Y 2s\ClT public :
#X}HF $t{= M3pE$KT0x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u5(8k_7 <xOX+D template < typename T >
-zR<m struct result_1
Y^eN}@]?& {
x#>V50E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_v,0"_" } ;
h Jb2y`,q z%82Vt!a5 template < typename T1, typename T2 >
7zb^Z] struct result_2
b dgkA {
}e?H(nZS7h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/<J(\;Jr6 } ;
.-KI,IU $5R2QNg n template < typename T1, typename T2 >
cMw<3u\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6>a6;[ {
m9 h '!X< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>
N~8#C }
f!9i6 4<y template < typename T >
8QrpNSj4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j[G`p^ul {
}aZuCe_ return OpClass::execute(lt(t));
WAa45G }
Yj/afn(Jt 53HA6:Q[ } ;
[FO4x` c|&3e84U -50DGA,K6 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
;CYoc4e 好啦,现在才真正完美了。
_fHC+lwN 现在在picker里面就可以这么添加了:
B/twak\ sdFHr4 template < typename Right >
`H+"7SO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
yqT !A {
$%y q[$^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+V3mF_s|z }
)^>LnQ_u 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。
7' G;ijx J2bvHxb Rd ]juPm8eF X3.zNHN5 0a~t 十. bind
m=dNJF 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。
!}(B=- 先来分析一下一段例子
B~p%pTS+ C8U3+ s T+kV~ w{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
fkA+:j~z_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mq`/nAmt bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6_CP?X+T 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。
Npp YUY 我们来写个简单的。
ov6xa*'a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m2(>KMbi 对于函数对象类的版本:
S,#1^S OW7 template < typename Func >
YKyno?m struct functor_trait
dljE.peL {
c4Ebre-Oa typedef typename Func::result_type result_type;
.WSyL } ;
1Cr&6 't 对于无参数函数的版本:
cU1o$NRx LP2~UVq template < typename Ret >
[h/T IGE\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
\TQZZ_Z {
@- U\!Tf typedef Ret result_type;
_D '(R } ;
[&)]-2w2 对于单参数函数的版本:
5\ mRH uYh!04u template < typename Ret, typename V1 >
02;jeZ#z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/0s1;? {
zF1!a typedef Ret result_type;
Abc{<4 z0? } ;
[9m3@Yd' 对于双参数函数的版本:
FK%b@/7s~ G@]3EP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hfcpqa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Jj4HJ9 {
I2Xd"RHN typedef Ret result_type;
@\K[WqF$$q } ;
g'"~' 等等。。。
#}`sfaT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~6G
`k^!
&7L7|{18 template < typename Func >
@X==[gQ struct func_return
q+ax]=w {
MpV<E0CmE template < typename T >
/bo}I-<2 struct result_1
Z)?$ZI@ {
<kh.fu@.Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-F 5BJk } ;
honh'j $0])%
template < typename T1, typename T2 >
iT]t`7R struct result_2
Rh>B#
\ {
$7x2TiAL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s8h*nZ)v } ;
+QChD* } ;
#:K=zV\ F/5&:e?( ) :eN&wQ5q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
tsXKhS;/w 7J'%;sH template < typename Func, typename aPicker >
tl#sCf!c class binder_1
Vk2$b{VdF {
wKJG 31I^ Func fn;
c%H' jB[ aPicker pk;
!T6R[ public :
Oa|c ?|+ |RX#5Q>z template < typename T >
eqx }]# struct result_1
1IXtu {
zakhJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2W AeSUX } ;
.-gJS-.c D,#UJPyg template < typename T1, typename T2 >
#{i*9' struct result_2
waMF~#PJlt {
}7 N6nZj` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
= Xgo}g1 } ;
"Q?+T:D8| HDe\Oty_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
CPz<iU ?ZF):}rvZ template < typename T >
9+ 'i(q
z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GppCrQ%Ra| {
=LW!$p return fn(pk(t));
N'
hT }
lY%I("2= template < typename T1, typename T2 >
N>mW64_H) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.j}]J:{% {
ORM>|& return fn(pk(t1, t2));
7KC>?F }
HuhQ|~C+~ } ;
\YP,}_~ E7Lqa
S gV_v5sk
一目了然不是么?
jn(x-fj6R 最后实现bind
c1YDln "@V yc6L *22Vc2[i; template < typename Func, typename aPicker >
qO6M5g: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wgl <JO {
k{' ZaP) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zdN[Uc+1Bd }
+kSu{Tc (_FU3ZW! 2个以上参数的bind可以同理实现。
O(^h_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
rT2Njy1 xo>0j# 十一. phoenix
"\4W])30 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=2\2Sp +O}Ik.w for_each(v.begin(), v.end(),
F!+1w(b: (
n!)$e;l do_
3H2~?CaJ [
S<Dbv? cout << _1 << " , "
;V,L_"/X ]
q/O2E<=w*c .while_( -- _1),
M2Q,&>M
cout << var( " \n " )
:_e[xB=Yy )
;aQ``B );
_ *f>UW*, omE- c 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:
=AIts[!qd 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
v[dUUR f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xf,[F8 2y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3h7RQ:lUi adLL7 z33UER" template < typename Cond, typename Actor >
uw;Sfx,s class do_while
VF`!ks {
fyQOF ItM Cond cd;
(b25g! Actor act;
{&5lZ<nu8A public :
m8sd2&4 template < typename T >
.}==p&( struct result_1
f-%M~: {
QjTSbHtH typedef int result_type;
/U;j-m& } ;
{JE [ IkCuw./ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"6B@V=d T^v763% template < typename T >
.a4,Lr#q. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BA@E {
56;u7 do
Oe5rRQ$O {
$d<NN2 act(t);
>@vu;j\*E5 }
b-u@?G|< while (cd(t));
EGXvz)y return 0 ;
Sn nfU }
_3Eo{^ } ;
gFR}WBl/ $qD\ku;' m23"xnRB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[qc1
V%g 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~F"S] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
j
iKHx_9P 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
o/Ismg-p 下面就是产生这个functor的类:
8iIp[9~= \U:OQ.e g5y+F]'I template < typename Actor >
Z^kE]Ir#EV class do_while_actor
M@[W"f
Wq {
6KddHyFz Actor act;
Ci`o;KVj public :
DNGyEC
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n0KpKH<& AjK5x@\ template < typename Cond >
KA2>[x2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8pnD6Lp> } ;
*w0!C:mL& +[76 _EXy r#zcl)rbU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wAHuPQ&_Q 最后,是那个do_
JSL&`
` }#ink4dK: @2E52$zu class do_while_invoker
5*44QV {
|[`YGA4 public :
9]eG|LFD template < typename Actor >
7O55mc>cF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9&sb,^4 {
0YiTv;mq; return do_while_actor < Actor > (act);
\Oq2{Sx\ }
}O\IF}X } do_;
i:s= _r:Fmn_%- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ad}8~6}_& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
71{Q#%5U~ 最后来说说怎么处理break和continue
aM~IRLmK 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。
}u8(7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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