一. 什么是Lambda
3]*_*<D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
upD2vtU 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,
wZ^7#yX> >9h@Dj[|! 8SG*7[T7 3,7SGt
r class filler
aN87 ^[ {
zsQhydTR public :
~Sr`Tlp void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Pf?*bI } ;
3L;GfYr0 ujo3"j[b l1Zf#]x 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:
) \iOwA hx'p0HDta @M:Uf7 R4?OFhN9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RV*7?y%3 ~"oxytJ ~y#jq,i/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/& qN yo f* +eu@ h{dR)#)GF< hQm"K~SW= 二. 战前分析
(#4 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。
ac/=%om8u 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
"R"7'sJMI S\qYw(G HJ&|&tT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
UR/lM,N; /* --------------------------------------------- */
Rf&~7h'+ vector < int *> vp( 10 );
U~,~ GU=X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ypoJ4EZ( /* --------------------------------------------- */
J9tQ@3{f sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Sdc
yL%6! /* --------------------------------------------- */
{AJcYZV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}'?N+MN /* --------------------------------------------- */
'
9K4A'2[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s'&/8RR /* --------------------------------------------- */
kfod[*3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2{<5?Op ?A[q/n:K CB<i YKjm_)8]w 看了之后,我们可以思考一些问题:
Zcaec# 1._1, _2是什么?
-SZW[T<N" 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。
l7{Xy_66 2._1 = 1是在做什么?
7?@s.Sz|fV 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。
d+5KHfkK 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。
$"+ahS<?tC '(JSU MjO.s+I 三. 动工
rtl|zCst 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
PMDx5-{A/t ]F,mj-?4x !'4HUB>+ ?m)3n0Uh template < typename T >
R7/"ye:7J class assignment
f0 ;Fokt( {
n4albG4 T value;
@KM !g,f public :
3NEbCILF assignment( const T & v) : value(v) {}
-y8?"WB(b template < typename T2 >
:R/szE*Ak T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
` |p3@e } ;
wnf'-dw] B&l5yI
b L'1p]Z" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
s!\:%N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)G7")I J/X 67Z.aaXD1 >x(3p@6p +V"t't7 class holder
8vhg{L.. {
ail%#E8 public :
&dqC
=oK] template < typename T >
82w='~y assignment < T > operator = ( const T & t) const
99'e)[\ {
29]T:I1d[ return assignment < T > (t);
H
/E.R[\+x }
"=7y6bM } ;
xLfx/&2 n'<FH<x vT*z3 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
MuzlUW ] [m>kOv6>^ static holder _1;
eq0&8/= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.xRJ )9q ;\N{z6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aP}kl[W 而不用手动写一个函数对象。
f'hrS}e }i32 5*.JXxE;U JLS|G?#0 四. 问题分析
gr\UI!]F 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
.OLm{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ar-N4+!@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%3L4&W_T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%P!6cyQS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
C_SJ4Sh KrcL*j&^ 五. 问题1:一致性
#nQZ/[| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
J2X;=X5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[P5+}@t {rQSB;3 struct holder
dLV>FpA\ {
t5r,3x!E //
:'*;>P
.( template < typename T >
_9%R
U" T & operator ()( const T & r) const
9M3XHj {
1#KE4( return (T & )r;
|7$Fr[2d }
.>4Zt'gCt } ;
[If%+mHdU Z`L-UQJ. 这样的话assignment也必须相应改动:
gq[|>Rs75 'CE3
|x\%K template < typename Left, typename Right >
T%{qwZc+mJ class assignment
1P(5+9"s {
c{YBCWA Left l;
X,m6#vLK2 Right r;
dso6ZRx public :
4x.1J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I[mlQmwsL. template < typename T2 >
q J)[2:.G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
C%hMh/Li; } ;
wR)U&da`@ drr
W?U 同时,holder的operator=也需要改动:
Q8]lz} mB.ybrig template < typename T >
$yd "bJK assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$
{Y?jJ {
uB;\nj5'D return assignment < holder, T > ( * this , t);
a?_! }
uc>u=kEue )U6-&-07 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。
]r]= Q"/5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"pQFIV, @|3PV return l(rhs) = r;
r&$r=f< 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。
7x6q:4Ep\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ccUI\!TD{/ '/2u^&W template < typename Tp >
dRl*rP/ class constant_t
[SnnOq Ww {
dfo_R const Tp t;
F 7v 1rf] public :
y7iHB
k"^: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!CJh6X! template < typename T >
bl/tl_.p00 const Tp & operator ()( const T & r) const
W3AtO {
s{QS2G$5 return t;
-w>2!@8 }
w$E8R[J~P } ;
M/!5r 17hFwo` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)GbVgYkk 下面就可以修改holder的operator=了
C r A7lu' wD*z >v$ template < typename T >
;v}f7v ' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|sG@Ku7~4 {
!YM;5vte+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<1^\,cI2 }
.>/Tc MLd*WpiI. 同时也要修改assignment的operator()
L%hVts' n ]K`ofjl^ template < typename T2 >
.}xF2'~E/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r~<I5MZY 现在代码看起来就很一致了。
m VSaC { \r1A 六. 问题2:链式操作
G1:*F8q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{c#{dT 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。
Y6&B%t<bo 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。
!623; 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。
=|Q7k +b 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X+R?>xq{=h Xa=M{x template < typename T >
L`iC?<} struct result_1
&5x
]9 {
-5&|"YYjr{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oo+nqc`,O } ;
&efwfnG< %T_4n^beFQ 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:
RhL!Zz ;|.~'': template < typename T >
]< Ugg struct ref
<"&I'9 {
o<pb!]1 typedef T & reference;
G`Ix-dADJm } ;
=7*k>]o template < typename T >
vWGjc2_ struct ref < T &>
j/C.='?% {
;Wo\MN typedef T & reference;
iJ7?6)\ } ;
+A=*C .b3cn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
v ?9 e>FK5rz template < typename T >
UNc[h&@_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
H&yK{0H {
ec$kcD! return l(t) = r(t);
cb9ndZ)v. }
h_SDW %($ 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。
D:r+3w:l] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_@U11| 8M"0o}wx 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
>f ! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-0tHc=\u( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
b }^ylm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*8a8Ng 最后的布局是:
H*h 7Y*([ Add
+OM9v3qJ / \
DGQGV[9%4C Divide 5
_Di";fe? / \
O|Z5SSlk _1 3
mvCH$}w8& 似乎一切都解决了?不。
NrNxI'MG 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
++Z,U 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
P:p@Iep OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
&4m\``//9 pyf/%9R:d template < typename Right >
|z5`h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
O.9r'n4f Right & rt) const
%GY U$aA {
U|NVDuo{{x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X}Oo5SNgff }
I Ceb2R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
R
_c!
,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。
NDmTxW#g 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。
t/3t69 \x 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。
YpGG^;M$ 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。
SDW_Y^Tb 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?
E|Q|Nx!6[ 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:
*[QFIDn: ;1wRo`RD template < class Action >
nO{m2&r+ class picker : public Action
wcd1.$ n {
tlz+!> public :
G<8d=} picker( const Action & act) : Action(act) {}
p ow.@ // all the operator overloaded
5*n3*rbU: } ;
v&8%t 7| -9f>
rH\3 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。
I'qIc? 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:
[q%Rx!L l-} );zH74 template < typename Right >
+TWk}#G picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
y1FE +EX[ {
LRuB&4r8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5V{>
82 }
$z"1&y) gXQ
s)Eyv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
??7c9l5, 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
8vuA`T!~G j~'a %P template < typename T > struct picker_maker
qkg`4'rLg {
1
po.Cmx typedef picker < constant_t < T > > result;
t}!Y}D } ;
{zri6P+s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pI>[^7 {
?Tr]zxtd typedef picker < T > result;
.}O _5b( } ;
9k`}fk\M { +$zgg 下面总的结构就有了:
wS)2ymRg 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。
f\{ynC2m 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。
3T|xUY)G4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$YNW T\FE 至此链式操作完美实现。
Fr,qVYf O\"k[V?.V zo^34wW^ 七. 问题3
p1blPBlp 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。
|@+/R .l V=?qU&r<+ template < typename T1, typename T2 >
k v>rv37u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lDV}vuM<4 {
{?zBc E: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5xs GSoa+ }
Kz>Bw;R( EV$$wrohQ` 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:
jnu!a.H X>$s>})Y template < typename T1, typename T2 >
=u.jZ*u]WT struct result_2
\a.^5g {
[PI!.9H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/4!.G#DLQ } ;
Si:$zGL$( [\rnJ
lE 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
=Ay'\j 这个差事就留给了holder自己。
]8c%)%Vi JSAbh\Mq6 hbOyrjanx template < int Order >
NhgzU+)+ class holder;
TGxmc37? template <>
)yj:P class holder < 1 >
fGz++;b<S {
:9O"?FE public :
`/4R$E{ template < typename T >
DA(ur'D struct result_1
/ p PSo {
TJhzyJ"t typedef T & result;
X;vfbF } ;
~:ldGfb| template < typename T1, typename T2 >
*>#mI/#} struct result_2
T0Kjnzs {
naHQeX; typedef T1 & result;
gl$ Ks+od } ;
_>LI[yf{ template < typename T >
V(5=-8k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|RA|nu
{
&-hz&/A, return (T & )r;
>B~vE2^tQ~ }
?:
XY3!{ template < typename T1, typename T2 >
ylo/]pVs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8=Z]?D= {
6M/*]jLq4 return (T1 & )r1;
'20S oVp }
F70_N($i } ;
l)m]<EX $OAak template <>
0Gr ^#` class holder < 2 >
"{lw;AA5F {
3%NbT public :
t'.oty= template < typename T >
WYayr1 struct result_1
dTwZ-% {
ku&m)' typedef T & result;
'cpO"d?{ } ;
-<jd/ 5 template < typename T1, typename T2 >
Tx|}ke~ struct result_2
(3[Lz+W.u {
Z{".(?+}1 typedef T2 & result;
XoZw8cY } ;
,o{|W9 template < typename T >
1yg5d9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\LI 2=J* {
&|%F=/VU return (T & )r;
j0eGg:: }
yE6EoC^ template < typename T1, typename T2 >
AvxP0@.` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@TWt M# {
[Dv6z t> return (T2 & )r2;
%{sL/H_ }
jr=>L: } ;
(oiF05n
h i=ztWKwKf t]QGyW A] 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
K~MTbdg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
l|Z<pD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
y=H\Z/= B\ITXmd
return l(i, j) = r(i, j);
@[vwqPOL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"92Z"I~1 j_I return ( int & )i;
UyWKE< return ( int & )j;
aV6l"A] 最后执行i = j;
M10u? 可见,参数被正确的选择了。
0nDlqy6b1b bB#6Xx 49;2tl;F )RFE<
Qcj -T 5$l 八. 中期总结
rP=!!fC1; 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:
w2mL L?P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7H=^~J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7ql&UIeQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q~L"Mr8>V }_A#O|dxO :q+D`s jl:dKL@ _]Ei,Ua J6s55
v 九. 简化
!8#!P 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。
5ZPe=SQ{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;44?`[oP 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:
j$f `:A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@uWPo2 +-*/&|^等
JuD$CHg;# 2. 返回引用。
FQ72VY =,各种复合赋值等
yU"'h[^ 3. 返回固定类型。
pR
VL}^Rk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>UQ`@GdafR 4. 原样返回。
KioD/
operator,
%~ ROV>& 5. 返回解引用的类型。
ST^@7f_ operator*(单目)
%NI'PXpI 6. 返回地址。
N;.cZp2 operator&(单目)
o3mxtE] 7. 下表访问返回类型。
)%}?p2. operator[]
R\oas" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*"%MT: operator<<和operator>>
dF-d wW1E
'Vy{ 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。
e+ZC<Bdh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6-'Y* XP$ 1CWI template < typename Left >
SLiQHWw*J struct value_return
*Y2d!9F}Sa {
:e&P's= template < typename T >
wF`9}9q struct result_1
abvA*| {
>H,t^i}@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
in^Rf`
" } ;
dB^')-wA 9bpY>ze template < typename T1, typename T2 >
m>@$T
x struct result_2
CDz-IQi {
^<@9ph typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zqq$PaH* } ;
xV
h-Mx+M } ;
[}/\W`C U
=()T}b> &UWSf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)eFq0+6*) a*8^M\>m4 下面我们来剥离functor中的operator()
CENA!WWQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C7]K9 /}]Irj4m return l(t) op r(t)
}
r#by%P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tcg sXB/t return op l(t)
}b#KV?xgW return op l(t1, t2)
FuYV}C return l(t) op
R ks3L return l(t1, t2) op
h4x RRyK return l(t)[r(t)]
IEB|Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O?ZCX_R:L !50Fue^JM 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:
FafOd9>AO 单目: return f(l(t), r(t));
NA,)FmQjk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kCRP?sj 双目: return f(l(t));
| Wrf|%p return f(l(t1, t2));
!/w<F{cl 下面就是f的实现,以operator/为例
Q6cF<L`bW V9 pKbX struct meta_divide
v:YW[THre {
]hBp
elKJ template < typename T1, typename T2 >
nKFua l3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
BO b#9r {
~CQYF,[Th return t1 / t2;
}5RCks;)* }
Q<y&*o3YF| } ;
eeuTf %#rH~E 这个工作可以让宏来做:
3N) bJ 3B(6^iS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\advFKN template < typename T1, typename T2 > \
+fd^$Qd%K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RNyw`> 以后可以直接用
zkdyfl5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iBy:HH 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
]-$0?/`p8 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
mis
cmD /\-qz$ k,xY\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
R}Ih~zw |wKC9 O@% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CQo<}}-o class unary_op : public Rettype
%Ot22a {
RZ!-,|"cwL Left l;
sskwJu1 public :
(Ck|RojC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o;XzJ#P JDi|]JY template < typename T >
9PA\Eo|Yb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t)n!]; {
eI@LVi6<b return FuncType::execute(l(t));
R=IZFwr }
K .cMuh H|4O`I;~( template < typename T1, typename T2 >
]q0mo1-EZ! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'H<0:bQ=I {
CT@JNG$<" return FuncType::execute(l(t1, t2));
.kSx>3 }
@N`) Z3P+ } ;
Y!LcS48X d v@B-l; g_G'%{T7 同样还可以申明一个binary_op
2*6b{}yJH ">}l8MA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y K~;LV class binary_op : public Rettype
a %"My;8 {
GJ=<~S" Left l;
!5Ko^: +Y Right r;
W8Z&J18AU public :
XV+s 5C binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'~{^c} H gMLh* template < typename T >
+53 Tf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'W5r(M4U {
9x/HQ(1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
?Gc9^bB I }
LlP_`fA s+>VqyHgf template < typename T1, typename T2 >
U+t|wK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kd8V,teH {
R9o3T)9V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#EiOC.A= }
C2;qSKG3{m } ;
0FfBD[E: &k+G^ !=s# Paz
yY 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
xQX,1NbH5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7a Fvj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zhbp"yju7 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。
9WsPBzi"T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$d
M:
5y 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
s5T$>+
a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nS0K&MH6B 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)
cg$@x\fJ 下面是修改过的unary_op
`QV}je "ZDc$v:Qa template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N.OC _H& class unary_op
wkK61ah6 {
0[@9f1Nk4 Left l;
c#M'Mye [L 0`B9TD~ public :
cQ~}qE>I f?T6Ne' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[$_d|Z D;.O# bS template < typename T >
V`$Jan struct result_1
<>`+"O} {
pqO}=*v@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2Q`@lTUv } ;
S+>1yvr), @e# eAJhU template < typename T1, typename T2 >
|?6r&bT struct result_2
_Z'j%/-4@D {
jZu">Eh, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YHN@?}T() } ;
a<l(zJptG |[n-H;0 template < typename T1, typename T2 >
^'Wkb7L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n<6p 0w {
!> T.*8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fyIL/7hzf4 }
Xxcv5.ug 3+_? /}< template < typename T >
}R:e[lKj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_sIhQ8$: {
B`)o?GcVN return OpClass::execute(lt(t));
}18}VjC! }
K0RY2Hiw BX&bhWYGFX } ;
[uP_F,Y/ yC ZV:R; *(@(9]B~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
_7>$'V{ 好啦,现在才真正完美了。
f^il|Obzl 现在在picker里面就可以这么添加了:
hko0
?z az@{O4 template < typename Right >
0qXd?z$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!_rAAY {
i8pM,Ppi~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O1IR+"0 }
= M^4T?{T 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。
BuMBnbT tbD>A6&VM} /gh=+;{ |
Zx X=)Ue 十. bind
"M5P-l$p} 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
MkZm
=Sf 先来分析一下一段例子
w!o[pvyR$ P]:r'^Yn 44 ,:@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
mxsmW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+c5z-X$^] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
<wUDcF 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。
v
0mc1g+9 我们来写个简单的。
&3lg\&" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_2+}_ >d 对于函数对象类的版本:
MjCD;I:C. uc9t0]o=h template < typename Func >
An cmSi struct functor_trait
$6.CN# {
8B;wn<O typedef typename Func::result_type result_type;
@ qWgokf } ;
r#
MJ 对于无参数函数的版本:
tr0P;}= {vh}f+2 template < typename Ret >
FOiwB^$> struct functor_trait < Ret ( * )() >
]2\|<. {
_]8FCO typedef Ret result_type;
j#d=V@=a } ;
{_QXx 对于单参数函数的版本:
Gqq%q!k&1 aOWW..| template < typename Ret, typename V1 >
@~%R%Vu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9,\b$?9 {
|D<J9+ typedef Ret result_type;
~ *RG|4# } ;
Br.$:g# 对于双参数函数的版本:
hN*,]Z{ uu L"o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
89T xd9X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
XB*)d
9'8 {
|?{3&'`J8w typedef Ret result_type;
IiTV*azVh } ;
>aXyi3B 等等。。。
"Mzb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c}GmS@ k4jZu?\C] template < typename Func >
WrH7tz struct func_return
4b]/2H {
\U $'3M template < typename T >
p2 u*{k{ struct result_1
- &u]B$ {
Jm&7&si7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GJN"43 } ;
0zfh:O ek!x:G$' template < typename T1, typename T2 >
*TQXE:vZ[ struct result_2
:N$^x /{ {
"L^]a$& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a^_\ #,} } ;
0nUcUdIf+ } ;
F#_JcEE U@21N3_@_ sy`@q<h( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$sK8l=# 5v6 x template < typename Func, typename aPicker >
HwTb753 class binder_1
!h3$C\ {
A\p'\@f Func fn;
]OIB;h;3 aPicker pk;
Zp@j*P public :
:YaEMQJ^ .CGPG,\2 template < typename T >
G"P@AOw struct result_1
ggQ/_F8u {
h>\T1PM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\d$fi*{ } ;
.l?sYe64S C+ar]Vi template < typename T1, typename T2 >
yh0zW
$ struct result_2
*R1m= {
IcmTF #{D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AyHhq8Y } ;
eV:I ::: A|>~/OW=@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gDbj!(tm dsck:e5agZ template < typename T >
lz2B,# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pQv`fr= {
xgoG>~F return fn(pk(t));
| 4/'~cYV }
jb;!"HC template < typename T1, typename T2 >
]@E_Hx{S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mQEE?/xX; {
+KV?W+g)` return fn(pk(t1, t2));
NG3!09eY }
}e$^v*16 } ;
XY %er :[![9JS/ @qj4rt" 一目了然不是么?
|f5WN&c 最后实现bind
32h}+fd 1;_tu 7<FI[ template < typename Func, typename aPicker >
b(^/WCykH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W^j;"qj {
Mttt]] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7A:k }
Do1 Ip&X .\Gl)W 2个以上参数的bind可以同理实现。
g7\MFertR^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|v,%!ps 9N1Uv,OtB 十一. phoenix
{A!1s; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-u)f@e 9! 'qLO for_each(v.begin(), v.end(),
f</'=k (
]q!,onJ do_
ogD 8qrZ6J [
dH]0(aJ cout << _1 << " , "
Z;M}.'BE ]
FuqMT` .while_( -- _1),
{qxFRi#\k cout << var( " \n " )
WX.6| )
QuFzj`( );
akR+QZ,) ])`+
78 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
x=-dv8N? 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6.#5Ra operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B%y?+4;zA 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pXn(#n< %[3?vX HC1jN8WDY template < typename Cond, typename Actor >
Ot,_=PP class do_while
R=Qa54 {
nsf.wHGZ"J Cond cd;
4pU|BL\j Actor act;
:+?eF^5 public :
m@(8-_ template < typename T >
|#OMrP+oi struct result_1
,_SE!iL {
#B_Em$ typedef int result_type;
8ckcTNPu } ;
S
^5EG;[ $a
/jfpV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Oe#*- H]]UsY` template < typename T >
~HW8mly' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dP[vXhc {
0EWov~Y? do
AQ}(v,DOb {
&P2tzY' act(t);
}G{ 'Rb }
`vbd7i while (cd(t));
MxXf.iX& return 0 ;
+V2\hq[{ }
%P3|#0yg0 } ;
yT3q~#: 4?eO1=a u/s,# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"6^~-`O 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(w1M\yodV 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
.~3s~y*s 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
[nSlkl
下面就是产生这个functor的类:
mZ%"""X\Ei 4O I''i 2Ra}&ie template < typename Actor >
R=7,F6. class do_while_actor
nky%Eb[\ {
s)dL^lj; Actor act;
So6ZNh9 public :
b\Wlpb=QZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j<* c@|!0
U%j template < typename Cond >
O {hM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!sTOo } ;
W't?aj I| K^zu{`S i>*|k] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wSV}{9}wr% 最后,是那个do_
/JcfAY ~8oti4 8D
H~~by class do_while_invoker
Sa8KCWgWh {
U{`Q_Uw@$: public :
7%MD0qm- template < typename Actor >
e7O9q8b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`/e
EdqT {
c6 f=r return do_while_actor < Actor > (act);
^i"~6QYE }
tfAO#h tq } do_;
LMGo8%2I Q<c{$o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
B@+&?%ub: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/r8'stRzv 最后来说说怎么处理break和continue
og?>Q i Tr 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。
#7*{ $v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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