一. 什么是Lambda
Yn<0D|S;X 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t^CT^z 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,
gv[7h'}< l(]\[}.5 5&X ZHC sv]l class filler
[QZ~~(R {
2/7=@>| public :
%o"Rcw| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9uS7G * } ;
+rT( Ox~'w0c,f Tc88U8Gc 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:
_).'SU)> 99ha/t 'hekCZZ_I ;n;^f&;sJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s3+O=5 gw*d"~A m@O\Bi}=} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9wq%Fnt L\Jl'r| Pm1
"
0 <Y#R]gf1 二. 战前分析
!GIsmqVY 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。
HQ
s)T 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
pK8nzGQl7 __ mtZ{ !%u#J:z2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9#iDrZW /* --------------------------------------------- */
5dgBSL$A}] vector < int *> vp( 10 );
4]B3C\
v transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^mum5j /* --------------------------------------------- */
R$fna[Xw@/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*2AQ'%U~ /* --------------------------------------------- */
/B!m|)h5~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y:A0!75 /* --------------------------------------------- */
fiZv+R<x1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
okcl-q /* --------------------------------------------- */
2YN`:" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FvJSJ.;E, Wl#^Eu\g1W {;4PP463 Qi[D&47XO 看了之后,我们可以思考一些问题:
b;t]k9:"L 1._1, _2是什么?
'QS"4EvdD 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。
ltrSTH,kL 2._1 = 1是在做什么?
eurudl 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。
2T3DV])Q 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。
MJG%HakK0 DrEtnt r{Q< a 三. 动工
p&4n3%(R@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ZWa#}VS}-n q],R6GcVr P\s+2/ O2,g]t~C template < typename T >
KNg5Ptk class assignment
5qr!OEF2 {
1ZL_;k T value;
fv_wK_.
%: public :
Dgm%Ng assignment( const T & v) : value(v) {}
84!4Vz^ template < typename T2 >
if}]8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rl^LSz } ;
H n!vTB h(8;7}K U959=e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cx,A.Lc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K D-_~uIF PbPP1G') ]= NYvv>H :'dc=C class holder
1QJ$yr {
f`,Hr?H public :
.O#lab`:2 template < typename T >
'U"3'jh assignment < T > operator = ( const T & t) const
Gx!RaZ1 {
CCY|FK return assignment < T > (t);
k@aP&Z~ }
]'h)7 } ;
#5C3S3e= M=WE^v!b #P-HV 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
y|Y3,s J\so8uT: static holder _1;
YhT1P fl Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
iFCH$! I|IlFu?O= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(A'q@-XQ 而不用手动写一个函数对象。
|<|,RI? V3W85_* NydW9r:T \.1b\\ 四. 问题分析
Gr@{p"./z 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。
c2\vG 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。
)Zf}V0!?+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N#)VD\m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_Af4ct;ng 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:3>yr5a7- IVzA>Vd 五. 问题1:一致性
j& o+KV 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?|
4<g72| y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>.hGoT!_k HCIF9{o1j> struct holder
_O;~
}N4u {
fJw=7t-t //
,*Z[P%<9 template < typename T >
WJU NJN T & operator ()( const T & r) const
*6D%mrK {
!;aC9VhSU return (T & )r;
$ XsQ e }
IaTq4rt } ;
U\8#Qvghf q7 oR9 这样的话assignment也必须相应改动:
[E~,> Q f5GR#3-h( template < typename Left, typename Right >
x0A%kp&w class assignment
'}`hY1v {
a61eH )a Left l;
:_\!t45 Right r;
'+I
2$xE public :
K}=8:BaUL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;9 &1JX template < typename T2 >
.&Pe7`.BE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
i5<Va@ru!s } ;
eAYW%a ~`>26BWQz 同时,holder的operator=也需要改动:
)4)iANH? `;qv} template < typename T >
31sgf5 s assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C$RAJ {
;k&k#>L!K return assignment < holder, T > ( * this , t);
Vc52s+7=8 }
b)hOzx 3zA=q[C 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。
y]pN=<*h5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Rf(x^J{ @
U8}sH^ return l(rhs) = r;
u1|P'>;lF 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。
e=]oh$] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'Tf#S@o 30(m-D$K>9 template < typename Tp >
8cBW] \ v class constant_t
3Ra\2(bR {
)|h;J4V const Tp t;
<,X+`m& public :
]b~2Dap constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YaVc9du7 template < typename T >
LB*# const Tp & operator ()( const T & r) const
~2A$R'x b {
KpbZnW}g return t;
FSwgPIO> }
aBVEk2 p } ;
%QsSR'` .xz,pn} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
X\^& nLa 下面就可以修改holder的operator=了
svq9@!go t2-nCRXEP template < typename T >
k`7.p,;}U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zUEfa!#? {
R3{*v =ov return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%AEK[W+0 }
rxgVT4 [rUh;_b\D 同时也要修改assignment的operator()
X|1_0 }u3H4S<o template < typename T2 >
L >Ez- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"'}v 0*[ 现在代码看起来就很一致了。
J'\eS./w|
W#Hv~1 六. 问题2:链式操作
QK3j_'F=E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$XQ;~i
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
q:-]d0B+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
IGK_1@tq 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Y0L5W;iM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z}K.^\S9 -0KbdHIKb' template < typename T >
93^(O8. struct result_1
Hc&uE3=%sL {
S QM(8*:X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
WJY4>7}{B@ } ;
N+C)/EN$ \o62OfF! 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:
Y( V3PnH LG Y!j_bD template < typename T >
_8x'GK
tU struct ref
p-i.ITRS {
|auX*hb9 typedef T & reference;
I_zk' } ;
{+/
.5 template < typename T >
g]==!!^<D struct ref < T &>
$||ns@F+ {
RI5g+Du? typedef T & reference;
){:q;E]^fB } ;
47C(\\ %Vw|5yA4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BDm88<] QWzOp\+ template < typename T >
r(,= uLc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
da9*9yN {
clq~ ;hx return l(t) = r(t);
DYT@BiW{ }
M}=s3[d(, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#7-kL7 MK] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\8> _>gXNS r4u 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'&.)T2Kw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R8=I)I-8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?ae[dif +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v9t47>V 最后的布局是:
z\Pe{J Add
.# !'c / \
Nl$gU3kL Divide 5
hs!UX=x| / \
(c(-E|u. _1 3
)KaLSL> 似乎一切都解决了?不。
wVvqw/j*f 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。
P7'oXtW{o 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。
KrdZEi vb 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:
Q
SHx]*)
9S:{ template < typename Right >
v+!y;N;Q
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
fCt^FU Right & rt) const
/RJ6nmN@} {
cX|[WT0[I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.%x"t>] }
;NiArcAS! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W"b&M%y| 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。
*Fa)\.XX 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。
lgkl? 0! 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。
QvG56:M3 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。
lj
"Z 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?
>\|kJ?h 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:
Cec9#C 5+e> +$2 template < class Action >
TIcd
_>TW class picker : public Action
ZQ,fm`y\ {
#dva0%-1 public :
/<3;0~#){ picker( const Action & act) : Action(act) {}
|eH wp // all the operator overloaded
g9yaNelDh) } ;
0[n c7)sW Lv
`#zgo_f 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。
2-vJv+- 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:
~t'#n V $$haVY& template < typename Right >
zAeGkP ~K picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`ir&]jh.A {
L#
`lQ"`K return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,N;))3 }
'i@,~[Z4 >.DF"]XM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+R|U4`12 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。
k1ipvKxp:8 {Oy9RESqc template < typename T > struct picker_maker
=)(3Dp {
5SoZ$,a<e typedef picker < constant_t < T > > result;
NoFs-GGGh } ;
dO>k5!ge|: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<Vz<{W3t {
i0k+l typedef picker < T > result;
hnp`s%e, } ;
XXa(305 a{<p'_ 下面总的结构就有了:
[8,PO functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
bjPka{PBj picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
K^"w]ii= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I\}|Y+C$d/ 至此链式操作完美实现。
z=ML(1c= Z} c'Bm( _LJ5o_-N 七. 问题3
uY.=4l 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。
v#RW{kI 285_|!.Y template < typename T1, typename T2 >
/SnynZ.q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mgy"|\] {
{F'Az1^I= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1a<]$tZk }
J__;.rnk ykxbX 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
q^Z~IZ8IT +p13xc?#j template < typename T1, typename T2 >
-G8c5b[ struct result_2
,`;jvY~Ec {
./#e1m?. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HR;/Br } ;
uA~YRKer y)6,0K {k 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
"kX`FaAhY 这个差事就留给了holder自己。
G7
1U 7 sa_R$ /H N*~_\x template < int Order >
>Y}7[XK class holder;
BR;QY1 template <>
%moJF1 class holder < 1 >
pJd 0k"{ {
\;-qdV_JB public :
o>2e!7 template < typename T >
c\M#5+ 1j struct result_1
6G'<[gL
j {
'g]hmE typedef T & result;
IQT cYl } ;
wuKl-:S;Vs template < typename T1, typename T2 >
;P3>>DZ struct result_2
1xz\=HOT {
[_h%F,_ A typedef T1 & result;
PfyRZ[3)c } ;
fCB:733H template < typename T >
w TlGJ$D0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sYI~dU2H {
QjLji+L return (T & )r;
Wdo#?@m }
,E&Bn8L~O template < typename T1, typename T2 >
,~- ?l7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v51EXf {
U|8[#@r return (T1 & )r1;
Xtft*Z }
5^>n5u/ } ;
_().t5< r:-WzH(Ms template <>
NH'iR!iGo class holder < 2 >
mG_BM/$ {
<{giHT public :
Rvvh{U;t template < typename T >
`|]e6Pb struct result_1
}'lNi^"XL {
Q!K`e )R typedef T & result;
[G a~%m } ;
&eIGF1ws template < typename T1, typename T2 >
m=QCG)s struct result_2
,>u=gA&} {
VpSEVd:n typedef T2 & result;
CN/IH } ;
4YLs^1'TG0 template < typename T >
;`kWpM; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W}h|K:-S {
X/Y#U\ return (T & )r;
O-j$vzHpdY }
{7X#4o0 template < typename T1, typename T2 >
2Pp&d>E4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|6%.VY2b {
"V3}t4 return (T2 & )r2;
,d|vP)SS }
Tw//!rpG } ;
L~dC(J)@ZI YdI0E IZ 8y}2 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> >。
OC_M4{9/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J3G7zu8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_UkmYZ/ )r9b:c\ return l(i, j) = r(i, j);
o 7G> y#Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I]X cOkgoL" 4 return ( int & )i;
H?uukmZl return ( int & )j;
!%xP}{(7 最后执行i = j;
' "'Btxz 可见,参数被正确的选择了。
[T`}yb@ nLy#|C "!H@k%eAM| se!mb _! Q.k
:\m*h 八. 中期总结
/s
c.C 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:
]>Si0% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
i[150g?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。
iCTQ]H3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LmQ/#Gx Z)&D`RCf =-~;OH/ cS|VJWgTZ i-W '# z]M 九. 简化
|;u}sX1t9 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-k_d< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z<pJYpxH 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:
\cQ .|S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R#(G%66
+-*/&|^等
4DLq}v 2. 返回引用。
zX kx7d8 =,各种复合赋值等
Sdd9Dv?! 3. 返回固定类型。
3]U]?h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!gH9 ay 4. 原样返回。
~O;y?]U operator,
hazq#J! 5. 返回解引用的类型。
Pl+xH%U+? operator*(单目)
hVP
IHQt 6. 返回地址。
n#*`!# operator&(单目)
~|lIC !q 7. 下表访问返回类型。
kIvvEh<L= operator[]
<\@1Zz@ms 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+l?; ) operator<<和operator>>
9`"DFFSMS f:xWu- 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。
'{f=hE_/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S#8>ZwQ F9H~k"_ZJR template < typename Left >
(][LQ6Pc struct value_return
a3@w|KLt {
lj2=._@R template < typename T >
tNnyue{p struct result_1
!e3YnlE {
u+D[_yd^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x*}bo))hb } ;
}!)F9r@\ 8]< f$3. template < typename T1, typename T2 >
0{) $SY struct result_2
EO)%UrWnC {
+.Bmkim typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&uM^0eM } ;
GXX+}=b7qO } ;
SwH2$:f f9TV%fG? & ,L9O U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xx8U$,Ng E\{< ;S 下面我们来剥离functor中的operator()
lBA +zZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NY.k. <]G${y*; return l(t) op r(t)
t FgX\4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n56;m`IU return op l(t)
I*\^,ow return op l(t1, t2)
mlu 3K return l(t) op
D59T?B|BdD return l(t1, t2) op
PRs@zkO return l(t)[r(t)]
2 x4= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lKV"Mh+6 ULBg{e?l8 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:
)`HA:: 单目: return f(l(t), r(t));
Vhg1/EgUr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mBk5+KyT 双目: return f(l(t));
.ve *Vp return f(l(t1, t2));
+MUwP(U=w 下面就是f的实现,以operator/为例
xxa} YIe8 qpqokK struct meta_divide
-5>NE35Cto {
=%qEf
template < typename T1, typename T2 >
@"|i"Hk^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p-$Cs _{Z {
\ijMw return t1 / t2;
GAEO$e: }
rZwB>c } ;
eN-au/kN BC/_:n8O 这个工作可以让宏来做:
3Wx,oq;4- ;-@= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}zMf7<C template < typename T1, typename T2 > \
,&]MOe4@> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'2^
Yw 以后可以直接用
#DI$Oc DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/-Qv?" 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
p25Fn`}H (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。。。)
+,flE=5]s >3D7tK(
fCX*R" 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
;")A{tX2 J7&DR^.Sw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Fhj8lVvk class unary_op : public Rettype
[}o~PN:sT( {
5lmO:G1 Left l;
H\G{3.T.9 public :
jqcz\n d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/"#4T^7& (ku5WWJ template < typename T >
;vp\YIeX1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SUdm 0y {
>Da~Q WW| return FuncType::execute(l(t));
XutF"9u }
w|Aqqe uJow7-FD template < typename T1, typename T2 >
RR|\- 8; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\54}T4R {
YD[H return FuncType::execute(l(t1, t2));
"{BqtU*. }
xJ(:m<z } ;
aXR%;]<Dw t[C1z sQ1jrkm 同样还可以申明一个binary_op
d53 L65[
4%ZM:/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5cfA;(H class binary_op : public Rettype
\0*l,i1& {
XGs^rIf Left l;
&Cro2|KZhG Right r;
zg}YGu|J public :
6Wf^0ok binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zV.pol Tz-X o template < typename T >
cCdX0@hY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2qj{n+ {
V[hK2rVH. return FuncType::execute(l(t), r(t));
\,xFg w4 }
~1(j&&kXet -l*g~7|j template < typename T1, typename T2 >
ae`|ic typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UQ8bN I7 {
Omyt2`q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1;r69e }
#MgvG, } ;
k DsIp= Tj`5L6N;8 zQ8!rCkg4 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
S`q%ypy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
" 'tRfB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
UH3t(o7O 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。
_a'A~JY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hU {-a` 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。。。
yfe'>]7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\C|cp|A*& 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)
lpC
@I^: 下面是修改过的unary_op
&=q! Wdw~ _a
-]?R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IB$7`7 class unary_op
jj&s}_75 {
tJZc/]%`H Left l;
SS3-+<z fC<m^%*zgA public :
z@h~Vb&I s3 QEi^~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"^rNr_ X;GfPw.m template < typename T >
!~ rt:Z struct result_1
4u1KF:g {
sa#.l% # typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%u!XzdG } ;
$:vkX QZYU0;
VF template < typename T1, typename T2 >
*Xr$/N struct result_2
&7 [[h+Lb {
=nRuY' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?p^2Z6J'$ } ;
8tc*.H{^+ %'ZN`XftG template < typename T1, typename T2 >
< o I8-f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AXW!]=?X {
n Wgv~{,x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7TWNB{
K_ }
cf;Ht^M\ AtHS@p template < typename T >
T@48 qg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q)I|2~Q c^ {
hnxc`VX>g return OpClass::execute(lt(t));
ARB7>" }
v 81rfB5 ~"dhu]^ } ;
?J&)W,~ t_c?Wp~tH J=}F2C
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
vXcy# 好啦,现在才真正完美了。
7_)|I?
=0d 现在在picker里面就可以这么添加了:
ZF{~ih*^u K0fv( !r{ template < typename Right >
;VzMU ;j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+Ui_ O {
8vD3=yK%^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|4>:M\h
}
Mq\~`8V 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。
'044Vm;/ ]PS\#I} z+VV}:Q G[yI*/E; Zf:]Gq1 十. bind
>Y&KTSD" 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。
vjlGX T`m 先来分析一下一段例子
Mg? L-C xFb3O|TC Rlw3!]5+2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
JP=ZUu bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g(m_yXIx bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ElR)Gd_ 8 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。
km 5E)_] 我们来写个简单的。
]+%=@mWYs 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
77aX-e*=E 对于函数对象类的版本:
+{-]P\oc >FFVY{F template < typename Func >
%$9bce-fcG struct functor_trait
<DmTj$ {
^.HWkS`e typedef typename Func::result_type result_type;
T.Zz;2I } ;
n0fR u`SNV 对于无参数函数的版本:
JAP(|
WL-0( template < typename Ret >
GU6qIz| struct functor_trait < Ret ( * )() >
;Bs^iL {
"tR}j,=S:D typedef Ret result_type;
X;EJ&g/ } ;
|]ucHV 对于单参数函数的版本:
)f*Iomp]@ }76.6=~ template < typename Ret, typename V1 >
u0]q`u/T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
04JT@s"o {
#7W.s!#}Dd typedef Ret result_type;
2d&^Sp&11 } ;
0XIxwc0Iw 对于双参数函数的版本:
;`j U_ vm}G[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8S>>7z!U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{D(,ft;s^ {
HdCk!Fv typedef Ret result_type;
!0jq6[& } ;
n;OHH{E{ 等等。。。
A{`]&K1u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JlIS0hnv vttrKVA template < typename Func >
>\bPZf)tJ) struct func_return
/'&v4C^y> {
4#2 ,Y! template < typename T >
AbY;H struct result_1
a4by^ {
SIv[9G6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<}2A=~
_ } ;
5$^c@ 0 gb-tNhJa@b template < typename T1, typename T2 >
X;]3$\F struct result_2
}td6fj_{ {
b]#~39Iph typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.@K#U52 } ;
i./Y w } ;
065A?KyD cx:jUsb6 3-
)kwy6L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9::YR;NY VjTAN= template < typename Func, typename aPicker >
Cyf]`* class binder_1
h/=-tr {
-W^2*w Func fn;
H%T3Pc aPicker pk;
)"~=7)~<^ public :
K#)bjxz k4mTZ}6E template < typename T >
=n)#!i struct result_1
rgn|24x {
{~1M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?,V;f2c } ;
Z@nmjj i n}5x-SxS0 template < typename T1, typename T2 >
_w%s(dzk struct result_2
I ,9~*^$ {
@`2ozi~lO typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VY{,x;O` } ;
nOr"K;C -;S3| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F]SIT\kBm c8\g"T template < typename T >
skSNzF7' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5W5pRd>Q {
)SD_}BY%k return fn(pk(t));
|vT=Nnu }
vT}pbOTh
template < typename T1, typename T2 >
)w@y(;WJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qIk
)'!Vk {
]o!&2:'N` return fn(pk(t1, t2));
'F6#l"~/ }
v6(,Ax& } ;
bZnDd $"(3M nR EKJH_!% 一目了然不是么?
IjgBa-o/V 最后实现bind
jaNH](V '[xut1{ A7e_w
7?a template < typename Func, typename aPicker >
Qvs(Rt3?y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2nYiG)tg {
roL]v\tr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^
M8k }
3XBp6` GMt)}Hz 2个以上参数的bind可以同理实现。
7TR'zW2W 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ZS|Z98 eKS:7:X 十一. phoenix
f`bIQ 9R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)/
n29] tTE3H_ for_each(v.begin(), v.end(),
wfWS-pQ (
_i#@t7 do_
Mj,2\ijNM [
e4 ?<GT cout << _1 << " , "
5auL<Pq ]
}]Qmt5'NI .while_( -- _1),
>DkN+S cout << var( " \n " )
~c9vdK )
<w%Yq?^ );
sCL/pb] Yoj~|qL 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
>^sz5d+X 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
JJ*0M(GG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XC57];- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U8Cw7u2 pC55Ec< lxr@[VQ template < typename Cond, typename Actor >
rZb_1E< class do_while
l6yB_M {
`W
D*Q-&n Cond cd;
8rnb Actor act;
lS>=y#i3Xv public :
\>w@=bq26 template < typename T >
/0X0#+kn struct result_1
s}z(|IrH {
B6^w{eXN typedef int result_type;
<7@mg/T } ;
x Q@&W; p]X!g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4Q&Xb < <x.]OZgO template < typename T >
EXv\FUzo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cj`pw2. {
fbi H do
xF2f/y {
N}eU.#L act(t);
Y*h`), }
,dGFX]P while (cd(t));
pQ 4
%]Api return 0 ;
QYFN:XZ }
iA5*
_tK5 } ;
1gf/#+$\ w}]3jc84 n-L]YrDPK[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K gR1El.r 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。
HCfS)` 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。
hqwz~Ky} 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。
3ZT/>a>@ 下面就是产生这个functor的类:
0e[ tKn( L|dab{9 WW,r9D:/ template < typename Actor >
\" 5F;J class do_while_actor
!nZI? z ; {
z|oA{VxW> Actor act;
<yX@@8 public :
h$:&1jVY{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}0(vR_x N6-2*ES template < typename Cond >
Ae,2Xi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?];~N5<' } ;
ORFr7a'K !>"INmz f@,hO5h(_| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2-
|j 最后,是那个do_
PW~cqo B71 h|$zHm & y 2GQJE class do_while_invoker
}lrfO_ {
s%0[DO3NV public :
g,{Ei]$>I template < typename Actor >
={wjeRp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O(:u( U7e {
tZ*f~yW return do_while_actor < Actor > (act);
&~D.")Dz }
@et3}-c } do_;
-jklH/gF\% ^OGH5@" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`tUeT[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
! X#3w-K 最后来说说怎么处理break和continue
eO"\UDBV 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。
} SWA|x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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