一. 什么是Lambda
a08B8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kD"dZQx 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,
x{RTI#a. +.[#C5 AE^&hH0^ WMl_$Fd6 class filler
'VR5>r {
(7-K4j` public :
|
M-@Qvgh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=a7m^e7 } ;
$?I^Dk Z&J417buk )pJ}o&J 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
,CwhpW\Y ZYu^Q6b3 M,y='*\M 9.PY49| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E39:}_IV hoSk rA{h/T" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kZF\V7k H${Ym BG y$\K@B4 f{^n<\Jh 二. 战前分析
^!Bpev 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。
$W`
&7 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
N9{ivq|fO ZOS{F_2. Tz%l9aC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zad+)~@!tq /* --------------------------------------------- */
z36ny o vector < int *> vp( 10 );
8> O'_6Joj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:UFf6T? /* --------------------------------------------- */
|%zhwDQ. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_FAwW<S4B /* --------------------------------------------- */
1\zI#"b ^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yHT}rRS8 /* --------------------------------------------- */
"D@m/l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5)&e2V',y /* --------------------------------------------- */
VVCCPK^< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1Kwl_jf zA( 2+e 7 V@cRJ3ZF V 9=y@`; 看了之后,我们可以思考一些问题:
eb.`Q+Gb 1._1, _2是什么?
I+u=H2][2 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
x2|DI)J1' 2._1 = 1是在做什么?
'90B),c{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
x1A^QIuxO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
=X+DC&]%! +R#*eo;o7 b/ZX}<s(1= 三. 动工
2LD4f[a; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i.K}(bo;b dqd Qt_ /[{?zS{ i_gS!1Z2 template < typename T >
-pX/Tt6 class assignment
nC>#@*+jK {
Z< uwqA T value;
P[gk9{sv public :
TD\QX2m assignment( const T & v) : value(v) {}
mHw1n=B template < typename T2 >
.@=d I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[C7:Yg7 } ;
h"ZF,g;a :q6hT<f; }8x[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
EHo"y.ODg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o"'VI4 sU+~#K$b *OsXjL`f qZ8lU class holder
. dM 0 {
gdkO|x public :
vLpE|QZ s template < typename T >
ZO0_:T#Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
D:.^]o[
{
mv30xcc return assignment < T > (t);
.:<c[EJ
b }
QouTMS-b } ;
oZOFZ-< *sL'6"#Cre -U;s,>\) 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:
>@ EQarD wBeOMA static holder _1;
9rA3qj% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q$EVd9aN P#EqeO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cl)MI,/> 而不用手动写一个函数对象。
g:f0K2)\r: k Mwt&6wS urtcSq&H' EE%OD~u&9# 四. 问题分析
)FU4i N)ei 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*NXwllrci 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
}Pw5*duq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5i1 >z{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q)@.f. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ODEy2). X)nOY* 五. 问题1:一致性
CQv
[Od 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
l(&CO<4q? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L;BYPZR .h7b 4J struct holder
C*c=@VAa {
e=2;z //
`5!7Il template < typename T >
lg!1q8 T & operator ()( const T & r) const
KJ(zLwQ: {
K-vso4@BJ return (T & )r;
-u8@ . }
*DG*&Me } ;
?BWWb
yn%w' 这样的话assignment也必须相应改动:
T /]ayc: `
0\hm` template < typename Left, typename Right >
mTs[3opg class assignment
c4;
`3 {
{/ty{ Left l;
+x+H(of. Right r;
/&kTVuN"( public :
A\SbuRty assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jl7e6#zu template < typename T2 >
[{Y$]3?} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O#k?c } } ;
[n< U>up j" YJ1R-5 同时,holder的operator=也需要改动:
~xHr/: pq4+n'uO template < typename T >
c)$/Uu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s';jk(i3 {
H M76%9! return assignment < holder, T > ( * this , t);
s"sX#l[J }
u\Xi]pZ@X] {AcKBib 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
lhxhAe 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{8UBxFIM( z?yADYr9 return l(rhs) = r;
!(o)*S 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
KzM\+yC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d<Z`)hI{K D|+H!f{k template < typename Tp >
@AyC0} class constant_t
3Um\?fj>}( {
wuh$=fya const Tp t;
2&=;$2?} public :
"3\)@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"@Te!.~A. template < typename T >
%*/?k~53 const Tp & operator ()( const T & r) const
Q2Q`g`* O: {
ls/:/x(5d return t;
;JAe=wt^'I }
=Qz8"rt# } ;
u`("x5sa >j$f$*x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
X@\! \ 下面就可以修改holder的operator=了
%GHHnf%2Z -gC=%0sp\ template < typename T >
55yP.@i9J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3S.rIai+ {
1`h`-dqr# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xXHz)w }
al"1T- JBg",2w |C 同时也要修改assignment的operator()
|1t30_ /gS %VwB
? template < typename T2 >
N"2@yaN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w0
"h,{ 现在代码看起来就很一致了。
(zTr/ <27e7H*6 六. 问题2:链式操作
H]}-
U8}sp 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Nf$Y-v?i 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
JQ.ZAhv 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
P=S)V 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
27Lya!/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X|8Yz3:o b@5bN\"x$ template < typename T >
D* Vr)J struct result_1
o'yR^` {
Ebp8})P/~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hDz_BvE } ;
.Yh-m <H#D/?n5 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:
U);
,Opr 8n2*z template < typename T >
"-I> struct ref
8U=M.FFp {
v&uIxFCR typedef T & reference;
i?mDR$X: } ;
5oORwOP template < typename T >
.8wR;^ struct ref < T &>
OlV>zam {
i(Y P(8 typedef T & reference;
*D`,z3/* } ;
hJaqW'S DhB:8/J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Url8Z\;aM b Z%[ON5OY template < typename T >
<Z#u_:5@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(VC_vz- {
GJ?rqmbL return l(t) = r(t);
'+-R 7# }
N}s[0s 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
KnU "49 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^hZwm8G GDOaZi 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"jAV7lP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!Ng^k>*h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s{A-K5S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/$ L;m 最后的布局是:
J$'T2@H# Add
U:8^>_ / \
zwAuF%U Divide 5
y
?Q"-o ( / \
b6g,mzqu _1 3
U6_1L,W 似乎一切都解决了?不。
BNaZD<< 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。
}V9146 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。
d9sgk3K 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:
<2,@rYe/ ztb2Ign< template < typename Right >
J'2R-CI, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VX;u54hS Right & rt) const
yP[GU| >( {
i 0L7`TB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8f29Hj+ }
a9D5qj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Qaagi
` 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。
tD>m%1'& 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。
y@hdN=- 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。
r$0=b
- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
}KZ/>Z;^ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
i*2z7M Y
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
PQf FpmG EiT
raWV"O template < class Action >
2|Tt3/Rn class picker : public Action
R %}k52` {
oNiS"\t public :
0BE%~W picker( const Action & act) : Action(act) {}
G+5G,|} // all the operator overloaded
xD_jfAH' } ;
6W#+U< HWe.|fH: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
uj8]\MY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
GWP"i77y0s ~\ iuV template < typename Right >
{5_*f)$[H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N ~LR {
iJsw:Nc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|,yS>kjp }
$p9XXZ"* _q8s 7H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/M'b137 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0@xuxm/i t_j.@|/FZ template < typename T > struct picker_maker
BkO"{ {
V-X n&s typedef picker < constant_t < T > > result;
Pu*st=KGB } ;
TyK;
q{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o}Xp-P {
{= z%('^ typedef picker < T > result;
z?7s'2w&{ } ;
0+S:2i/G ,U<Ku*}B 下面总的结构就有了:
zu;Yw=cM) functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
`zep`j&8^ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
i.fDH57 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M{(Y|3W 至此链式操作完美实现。
V<d'psb6 oxad}Y ]=_BK!O 七. 问题3
bFflA 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
)p!dqlK J4co@=AJ template < typename T1, typename T2 >
7 IIM8/BI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{'vvE3iZ {
C8n1j2G\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Pb~S{): }
bUWtlg L\"=H4r 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
' u0{h n*;mFV0s template < typename T1, typename T2 >
L9AfLw5&X struct result_2
NtT)Wl {
Xt~/8)& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B!-W765Y } ;
g.9MPN LLU>c]a 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
OPjscc5 这个差事就留给了holder自己。
(/N`Wu h?CNChRJs w'qV~rN~tc template < int Order >
l_kH^ET class holder;
f,?7,? x template <>
pcEB-boI9 class holder < 1 >
wicg8[T=B {
x'
public :
~ 01]VA template < typename T >
"/\:Fdc^ struct result_1
h2tzv~ {
E3KPjK typedef T & result;
Uz62!) } ;
8)H"w$jq template < typename T1, typename T2 >
bRIb'%=+GA struct result_2
Z`:V~8=l {
}k,Si9O typedef T1 & result;
I]$kVa1iN } ;
N.2rF template < typename T >
^7_<rs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u(lq9; ;Th {
q|6lw 74` return (T & )r;
,Y&kW'2 }
*J$=UG,u template < typename T1, typename T2 >
f{b"=hQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>4ALF[oH1J {
y[$e]N return (T1 & )r1;
&0o&!P8CB }
!}vz_6) } ;
,*bxNs'/ }wUF# template <>
<Z0Tz6/j, class holder < 2 >
; aMMIp {
cq!>B{ public :
`"D7XC0x template < typename T >
S ":-5S6 struct result_1
h.8J6;36 {
BE m%x0y typedef T & result;
z24-hC } ;
&XZ>}^lD^ template < typename T1, typename T2 >
EoY570PN struct result_2
IYj-cm {
U}{r.MryFG typedef T2 & result;
}LE/{]A } ;
wv*r}{%7g[ template < typename T >
2R1W[,Ga! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WM"I
r1 {
*D9QwQ
_| return (T & )r;
uS&bfx2 }
5ax/jd~} template < typename T1, typename T2 >
a1j6-p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3|~(9b{+ {
apYf,"|9 return (T2 & )r2;
1ITa6vjS }
RLIugz{IH } ;
E.BMm/WH _H;ObTiB Lu<'A4Q1 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> >。
#q=?Zu^Da 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&-&6ARb7o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/
AW]12_ 3<'n>' return l(i, j) = r(i, j);
}5%!:= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DsP+#PX rv\<Q-uQ8 return ( int & )i;
iveWau292 return ( int & )j;
ap=_odW~p 最后执行i = j;
ANW a%%\T 可见,参数被正确的选择了。
gjwp' GN KBOxr5w 7o;}"Y1 $A ( #^& PvO>}(= 八. 中期总结
J\Sewg9 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:
{o;J'yjre1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0chBw~@*s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
M~^|dR)D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]xFd_OHdb 2.CI^.5& C:H9C ;Cv x48 ?}O\'Fa8 TMq\}k-I5 九. 简化
/#.6IV( 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。
;Qw>&24h[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SB]|y-su 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:
A]W`r} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Pxl7zz&pl= +-*/&|^等
r`mfLA]d 2. 返回引用。
( vgoG5 =,各种复合赋值等
.( 75.^b2) 3. 返回固定类型。
3'IF?](]U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s% I)+| 4. 原样返回。
/}(w{6C operator,
F2lTDuk>C 5. 返回解引用的类型。
R5|c4v{B operator*(单目)
pO x0f;'G+ 6. 返回地址。
)6HcPso6 operator&(单目)
c"6<p5j! 7. 下表访问返回类型。
BQ &|=a6 operator[]
cO_En`F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3~"G27, operator<<和operator>>
;CFI*Wfp td%EbxJK]` 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。
-Y;(yTtz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P>Pw;[b>O D1#fy=u69| template < typename Left >
UoBmS5 struct value_return
f)/Yru. ; {
uq{w1O5 template < typename T >
abx/h#_q struct result_1
&*A7{76x {
jl%27Ld typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{rf.sN~M } ;
%^kBcId 0LN"azhz template < typename T1, typename T2 >
"Lw[ $ struct result_2
4f'1g1@$ {
sO,,i]a0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w+z~Mz}Vz } ;
yC(xi"! } ;
DTH;d-Z +?DP r {p=`"H> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2tMe# V |W:xbtPNy 下面我们来剥离functor中的operator()
bM+}j+0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:bNqK0[rS h3[^uYe return l(t) op r(t)
:Z3Tyj}4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Mj2`p#5wKh return op l(t)
$oDc return op l(t1, t2)
Hyh$-iCa return l(t) op
{mr!E return l(t1, t2) op
qkPvE;" return l(t)[r(t)]
Psm5J80}n return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(kCzz-_\ z.P<)[LUc 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:
R6v~Sy&n! 单目: return f(l(t), r(t));
8eGq.+5G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'I^3r~_ 双目: return f(l(t));
:qy< G!o return f(l(t1, t2));
THEpW{.E 下面就是f的实现,以operator/为例
|KY6IGcqV (_1(<Jw struct meta_divide
HQGn[7JW {
|zd+
\o template < typename T1, typename T2 >
@
LPs.e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YS],o'T {
v'=$K[_ return t1 / t2;
v,,
.2UR4 }
'1P~"P3 } ;
w5Lev}Rb .6C9N{?Tqf 这个工作可以让宏来做:
`X)y5*##wq *62Cf[a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(`'(`x# template < typename T1, typename T2 > \
u]0{#wu;g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wB'GV1|jL 以后可以直接用
=^ZDP1h/} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
HV2 1=W 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
aNUU' [ (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) xwl vX }ZqnsLu[) f^Io:V\ 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
qL2!\zt>g ~ p~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uSQlE= class unary_op : public Rettype
H^sImIEUT {
"
l;=jk] Left l;
U\y:\+e l public :
wHuz~y6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p`qy57 2y`X) template < typename T >
\RT3#X+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LS:^K {
Wr+/9 return FuncType::execute(l(t));
SL[ EOz# }
9z#z9|hj)3 _9f7@@b template < typename T1, typename T2 >
p!/!ZIo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WBN3:Y7 {
nixIKOnjC return FuncType::execute(l(t1, t2));
vC^Ul }
9ERyr1-u v } ;
U%rEW[ j lJvfgP-j "W^+NeLc 同样还可以申明一个binary_op
q:cCk#ra 8hV>Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9;Qgby class binary_op : public Rettype
)k[{re {
Suo%uD Left l;
()^tw5e'^ Right r;
)tm%0z7R public :
tP1znJh>y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
719lfI&s i~"lcgoO template < typename T >
lJ
Jn@A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U<|*V5 {
\_)[FC@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
X=@bzL;eq }
PO nF_FC uCx6/n6' template < typename T1, typename T2 >
kO/YO)g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NT=)</v {
1\aV4T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}SFmv},Ij }
7q&T2?GEN } ;
GY rUB59 Qk2*=BVh d(YAH@ 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
p`Ok(C_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6!@p$ pm)a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GdM|?u&s" 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。
LfvNO/:, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$}EI3a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#y8Esik 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"^)$MAZ 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)
DfjDw/{U3L 下面是修改过的unary_op
KwY6pF* [:/mjO K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5Mp$u756 class unary_op
-I:L6ft8 {
x<5;# Left l;
I@kMM12>c _D{{C public :
Jq:Wt+a TU1W!=Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[U,hb1Wi3 2;7n0LOs} template < typename T >
-sx=1+\nf struct result_1
jA3xDbM {
G[+{[W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5 Nt9'" } ;
4|hfzCjMI Ow{NI-^K template < typename T1, typename T2 >
#[]B:
n6 struct result_2
{>d\ {
#iT3aou typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6 u,w } ;
?]\v%[ho Yq:+.UU template < typename T1, typename T2 >
n{!=gR.v. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:Vrj[i-{ {
&S[>*+}{+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eI/@ut}v }
BO>[\!=y b~;M&Y template < typename T >
dW%;Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,3%}_ {
1`9'.w+r return OpClass::execute(lt(t));
loD:4e1 }
QSvgbjdE +
7nA; C } ;
eMjW^-RgE5 RaA7 U 7G%^8
ce{! 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
8Ib5 好啦,现在才真正完美了。
)5x,-m@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
r#c+{yY mpzm6Ieu template < typename Right >
{'o\#4Wk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<$8e;:#: {
w"!zLB&9[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(X|lK.W y }
tj: >o#D 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
3Ol`i$ > M4QEv !I Byv%m&\ rk `]] 8'0KHn{# 十. bind
`3vt.b 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。
{ pu .l4nk 先来分析一下一段例子
B0!W=T\ Tl*FK?)MC^ #+;0=6+SM int foo( int x, int y) { return x - y;}
#.<(/D+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%loe8yt bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1y.!x~Pi, 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。
(ChL$!x 我们来写个简单的。
0GnbE2& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w]Ci%W( 对于函数对象类的版本:
&uxwz@RC0 Ok_)C+o template < typename Func >
I@YX-@&7 struct functor_trait
ETq~,g' {
6E.64+PJw typedef typename Func::result_type result_type;
5OX5\#Ux } ;
67d p)X 对于无参数函数的版本:
>=ng? S)*!jI template < typename Ret >
!J+< M~o} struct functor_trait < Ret ( * )() >
~f]I0FK {
mYqRN1% typedef Ret result_type;
b{lkl?@a } ;
n*i1QC 对于单参数函数的版本:
X"
;ly0Mb R6dD17 template < typename Ret, typename V1 >
F anA~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
JS! {
x2H?B`5 typedef Ret result_type;
(
O/+.qb } ;
){XG%nC 对于双参数函数的版本:
`K\(I#z IQCIc@5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|.[4$C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7I<] ;j {
)qx,>PL typedef Ret result_type;
7eekTh, ? } ;
*27*&&=)H 等等。。。
cdfvc0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
z'ZGN{L XxEKv=_bc template < typename Func >
~F9WR5}] struct func_return
mu =H&JC {
X?Mc"M template < typename T >
kQMALS@R struct result_1
ok7yFm1\ {
rocG;$[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t&=]>blIs } ;
U m9]X@z P(&9S` I template < typename T1, typename T2 >
o`]u& struct result_2
@( H {
Qs.g% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-wjvD8fL } ;
{^VvL'n } ;
P2;I0 ! tJ,x>s?Y -w:F8k ~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s8]9OG3g < l%3P6| template < typename Func, typename aPicker >
Q1?G7g]N class binder_1
2v6QUf {
#]!0$z|Z Func fn;
&18CCp\3)c aPicker pk;
XABI2Ex public :
<H)I06]; @fWmz,Ngl template < typename T >
dT9!gNvQ struct result_1
S@a#,,\[ {
v8xNtUxN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N{<=s]I%x } ;
&[hq !v R~],5_| template < typename T1, typename T2 >
}#/,nJm' struct result_2
1MCHwX3/ {
P]@m0f typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0=r.I}x } ;
gB\KD{E &T8prE? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6/Coi,om @,63% template < typename T >
D+.h*{gD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uYPdmrPB?l {
Jk)^6 return fn(pk(t));
ncluA~ 8 }
Ny>tJ~I template < typename T1, typename T2 >
f-?00*T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&r6VF/ {
}7Si2S return fn(pk(t1, t2));
wPDA_ns~ }
|-hzvuSX } ;
Z%Nl<i p*rBT,' 05\A7.iy 一目了然不是么?
xFpMn}CD 最后实现bind
n:GK0wu.s
9IKFrCO9, @'DfNka template < typename Func, typename aPicker >
*sqq] uD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Nt^R~#8hF> {
&Z_W*D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9&=~_,wJd }
b:Lp`8Du [e
)j,Q1 2个以上参数的bind可以同理实现。
bmEo5f~C! 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。
Zi=Nr3b M?4)U"_VE 十一. phoenix
U3 e3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;f7(d\=y
? Ovl(4VG for_each(v.begin(), v.end(),
&j,rq?eh$ (
a[:0<Ek do_
Bl-nS{9" [
adh=Kp e!w cout << _1 << " , "
VpJ/M(UD- ]
3u7N/OQ( .while_( -- _1),
_](vt,|L cout << var( " \n " )
Efb>ZQ )
rS>JzbWa );
\cdNyVY 0A@'w*= 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:
3~\mP\/4v 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
oQ= Q} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/i$
mIj` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]5lp.#EB
NaSg K nZa.3/7dJ template < typename Cond, typename Actor >
oBr/CW class do_while
&}S#6|[i {
g]R }w@nJ Cond cd;
>[=q9k Actor act;
4G&E? public :
sTO* template < typename T >
<8p53*a struct result_1
'D8WNZ8Q {
T9\wkb. typedef int result_type;
IpmblC4 } ;
V<AT"vU[ rl9YB %P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]S4kWq{ Y q4<3 O"c1 template < typename T >
L5E.`^? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0b9K/a%sQv {
NH$a :> do
F0%FX`b{{ {
S1&mY'c act(t);
ahA21W`k }
4mJ4) while (cd(t));
3(G}IWPq< return 0 ;
XKB)++Q= }
D(D:/L8T, } ;
3>%rm%ffE TU{^/-l LFob1HH*8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n1`D:XrE 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
k DS 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
O emi } 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Qx|m{1~- 下面就是产生这个functor的类:
+M! f}=H
q?g4**C NARW3\ template < typename Actor >
zE5%l`@|o class do_while_actor
@dQIl# {
08{0i,Fs Actor act;
W"+*%x public :
e )l<D) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
tM]~^U #N_C|v/ template < typename Cond >
?9nuL}m!a picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
xal+buOiP } ;
2Jl6Xc8 ZIQy}b' L5!aLv# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.5'M^ 最后,是那个do_
`P<}MeJ\l H=[eO w~hO)1c],: class do_while_invoker
=.O8G=;DOA {
#L5H-6nz public :
S/)P&V% template < typename Actor >
|uId:^{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p9Zi}!
{
Ac}+Uq return do_while_actor < Actor > (act);
1@sy:{
d` }
<QFT>#@T } do_;
F|3Te?_ ol7%$:S 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^JZ ]?iny 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Tt#4dm- 最后来说说怎么处理break和continue
\,)('tUE 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。
/]m5HW(P7K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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