一. 什么是Lambda
@nux9MX<9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@)fd}tV 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,
3\XU_Xs(] *s:(jDlv r-Pkfy( H ' class filler
3f,hw5R {
Ft&]7dT{W public :
B]Thn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lhqg$lb } ;
C#Na&m NuQdSj_> zzX_q(:S 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
b45-:mi! ~{jcH U
H*r5o3 d~i+
I5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NfjE` [5SD_dN >Z'NXha 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/ G7vwC B!?%O c9&xe"v oC0qG[yp9S 二. 战前分析
Sy0$z39 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。
9po3m]|zy 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
. QBF`Rz #T'{ n1AI ++`0rY% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LGw$v[wb /* --------------------------------------------- */
$7^o#2
B vector < int *> vp( 10 );
pe1R(|H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:g Wu9Y|{ /* --------------------------------------------- */
1pgU}sRk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(&F
,AY3A /* --------------------------------------------- */
ZZzMO6US0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pC@{DW;V6R /* --------------------------------------------- */
{#@W)4)cA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
woK&q 7Vn /* --------------------------------------------- */
RO'7\xvn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}E50>g h eV=)8 ^LoUi1j hvsWs.;L' 看了之后,我们可以思考一些问题:
?fi,ifp*|l 1._1, _2是什么?
]QlwR'&j/n 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
huh6 t ! 2._1 = 1是在做什么?
b?tB(if!I 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
P*3BB>FO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
`xqr{lhL >JFO@O5
/} b03 三. 动工
rrik,qyv6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
] Zy5%gI s;01u_ r{L>
F]Tw >I-RGW'A template < typename T >
*Doa*wQ class assignment
LnH ?dy {
S.-TOE T value;
'!!CeDy public :
!
|<Fo'U assignment( const T & v) : value(v) {}
kuszb~`zPY template < typename T2 >
Oi8.8M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|EX(8y } ;
TJ6*t!'*X s %j_H nxnv,AZG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
uKUiV%p! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g| I6'K!< O;:mCt _H (MxQ+D\ !Prg_6
` class holder
v$?+MNks {
|
*2w5iR public :
"n(hfz0y% template < typename T >
>UiYL}'br6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
^
*k?pJ5 {
rWa2pO return assignment < T > (t);
MyJ%`@+1 }
{?}E^5Z*g } ;
0zmE>/O+ Z>:NPZODf Vc&!OE 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:
p6>Svcc D#cyOrzy static holder _1;
[+T.at Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
saBVgSd ]%@M>?Ywc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4i)1'{e 而不用手动写一个函数对象。
%[Wh [zZy \XCe22x] N
+Yxz;Mg y" RF;KW> 四. 问题分析
$p#Bi-& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
AG`L64B 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
A5c%SCq; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KX ,S 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;=)k<6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wh$sn:J iVhJ t#_b 五. 问题1:一致性
>E;uU[v)I 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?|
h7G"G" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V_:1EBzz 4;e5H_}Oo struct holder
p& y<I6a, {
AYqX| //
;DqWh0 template < typename T >
!;q&NHco T & operator ()( const T & r) const
_{I3i:f9X8 {
+"\sc;6m. return (T & )r;
P+@/O }
0L2 F[TN } ;
DR5\45v 36}?dRw#p 这样的话assignment也必须相应改动:
o4G ?nvK- X`kk]8= template < typename Left, typename Right >
lA|
5E? class assignment
oK6tTK {
?GKb7Oj Left l;
[+2[`K
c] Right r;
KKja/p public :
SoW9p^HJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[M]
template < typename T2 >
W9 GxXPA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!Q2d(H>
} ;
XRM_x:+] $v4.sl:x 同时,holder的operator=也需要改动:
JFcLv=U hgYZOwQ template < typename T >
#++lg{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Yg]-wQrH {
M8kPj8}{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
+nrbShV }
l+xX/A) jFQQ`O V 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
~ (|5/
p7t 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
! E<[JM (5$!MUS~9 return l(rhs) = r;
EU2$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。
D=q:*x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l:
HTk4$0 -u6bAQ template < typename Tp >
\:%(q/v"X class constant_t
T,,WoPU8t {
yr)G]K[/ const Tp t;
DrKP%BnS public :
|HiE@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y`Wty@ template < typename T >
>:74%D0UF const Tp & operator ()( const T & r) const
yZ0-wI {
g!g#]9j return t;
py$Q }
z`.<U{5 } ;
pNG:0 7Od
-I*bt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
y;35WtDVb 下面就可以修改holder的operator=了
j+i\bks G,&<<2{(f; template < typename T >
7-bd9uVK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F&!6jv {
B~1_ 28\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j8v8uZ;x }
-o^7r@6 U$O\f18 同时也要修改assignment的operator()
m ifxiV \r/rBa\ template < typename T2 >
? ^0:3$La T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Z)I+@2 现在代码看起来就很一致了。
29;?I3<
* g;H=6JeG/ 六. 问题2:链式操作
Lu?C-$a C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kKaE=H-x 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
}~YA5^VQ$ 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。
HZ aV7dOZ8 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。
66g9l9wm( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S5gyr&dm ef8s<5"4 template < typename T >
AHD=<7Rs struct result_1
]0Y4U7W {
,82S=N5V! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
A!od9W6 } ;
52@C9Q, ]i|h(>QWP 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:
cq,S P&T~ +^` I?1\UF template < typename T >
QE^$=\l0 struct ref
3lf=b~Zi) {
Zd3S:),& typedef T & reference;
2Z+Wu3# } ;
xs{3pkTYD template < typename T >
]N~2 .h struct ref < T &>
=mO vs {
GA$V0YQX typedef T & reference;
`LrHKb
aP } ;
bBiE JgxtlYjl 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
aZH:#lUlj
M92dZ1+6 template < typename T >
tZ]?^_Y1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/
kF) {
W\>fh&!) return l(t) = r(t);
Cz9xZA{[M }
,kyJAju> 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。
$jjfC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p\ Q5,eg W/=.@JjI 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
G4Q[Th _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:">!r.Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Uf1!qP/H? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[zH:1Zhl& 最后的布局是:
ncZ+gzK|" Add
K%,2=. / \
4.k0< Divide 5
?k+xSV / \
[u
=+3b _1 3
X1DF*wI 似乎一切都解决了?不。
&xU[E!2H% 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。
ZJnYIK 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。
`"Jj1O@ 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:
S-a]j;U `68@+|# template < typename Right >
oK9( /v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
BnX0G1|# Right & rt) const
S4Pxc
]! {
TYy?KG>:' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eVEV}`X }
4n#M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.8 2P(}h 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。
XD!W: uvb 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。
Ryl:a\ 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。
"SNn^p59k 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。
|'e^QpU5 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?
Q{O+ 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:
Giid~e33 S){)Z template < class Action >
rF3wx. class picker : public Action
)~GmU9f {
.ODU public :
B |5]Jm] picker( const Action & act) : Action(act) {}
kGH }[w // all the operator overloaded
kVuUjP6(c } ;
fJ=0HNmX sSr&:BOsi 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。
$|zX| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
d8DV[{^ f- K+]aZ) template < typename Right >
@#l `iK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w_ akn t T {
0 3L] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%p Ynnfr }
SU MrFd~ o5u3Fjz3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,dv+p&Tz2 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
DMAIM|h T"(&b~m2b4 template < typename T > struct picker_maker
1Rt33\1J0 {
dhC$W!N7! typedef picker < constant_t < T > > result;
0XOp3 } ;
L\37xJo template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-m\u {
t^UxR@l<K| typedef picker < T > result;
p99] } ;
^NLmgwQ @CNi{. RX 下面总的结构就有了:
vRznw&^E 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。
<h!_>:2L 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。
_Ym]Mj' ln picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9G9t" { 至此链式操作完美实现。
'HO$C,1] ):P? gLb`pCo/ 七. 问题3
Mhm@R@ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;RH;OE,A
&U{#Kt5q template < typename T1, typename T2 >
vXev$x=w- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4%{,]
q\p {
N(O9&L*4fm return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_aq8@E~ }
T*I{WW o m!!Sl 3 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:
{Je[ZQ$ M
"ui0
ac template < typename T1, typename T2 >
O8f?; ] struct result_2
.7O*pJ2(H {
+<'Ev~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_PPy44r2 } ;
BIH-"vTy )i6mzzj5 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?
.7^c@i[ 这个差事就留给了holder自己。
D,FHZDt *$#W]bO %Wg'i!?cB template < int Order >
"x%Htq@ class holder;
] ;KJ6 template <>
=-tw5],
L class holder < 1 >
GL&y@6 {
YP
6`L public :
c7 ?_46J template < typename T >
RXNn[A4xfY struct result_1
<<UB ^v m {
7 G)ZN{' typedef T & result;
5sdn[Tt## } ;
.b_)%jd x template < typename T1, typename T2 >
C^s^D: struct result_2
e4-@f%5 {
U1Q:= yD typedef T1 & result;
r+' qd) } ;
\1d( 9jR template < typename T >
"_P;2N6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q[Z8ok {
+\x,HsUc" return (T & )r;
uOKCAqYa }
#akpXdXs template < typename T1, typename T2 >
FSP+?(( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
toLV4BtIG {
+00b)TF return (T1 & )r1;
A_V]yP }
,ZaRy$? } ;
f0A{W/0n FO+Zue.RS template <>
i1UiNJh86 class holder < 2 >
@>u}eB>Kn {
f<
ia(d public :
yUeCc"Vf template < typename T >
?fiIwF) struct result_1
7jxslI&F {
Jlri*q"hE typedef T & result;
|<HPn4
,X } ;
tW.9yII template < typename T1, typename T2 >
kh!FR u h struct result_2
H=@}=aPf {
w+C7BPV& typedef T2 & result;
\<.+rqa! } ;
V n7*JS template < typename T >
8H;t_B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
? 8)'oMD {
P !AEf#1 return (T & )r;
grS:j+_M2m }
\"qY "V template < typename T1, typename T2 >
M*y)6H k~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T m,b,hi$ {
<S\jpB return (T2 & )r2;
g~ZvA(` }
Q8C_9r/:N> } ;
\O}E7- nv GF2(;l T,7Y7c/3V 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> >。
_?<|{O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3?[dE< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Jy^u? qJ;jfh! return l(i, j) = r(i, j);
?@BTGUK"C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dpJ_r>NI }]e-{C} return ( int & )i;
qT,Te return ( int & )j;
b+,';bW 最后执行i = j;
:imW\@u 可见,参数被正确的选择了。
S-P/+K6 U(a#@K!H .|hf\1_J RwKdxK+; o%v0h~tn 八. 中期总结
3)8QS
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:
,3?Q(=j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XnDUa3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FR$:" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~s%
Md ao%NK<Lt ?:
N@!jeJ JX-'
mV` ?/BqD;{?I H#NCi~M>3 九. 简化
&]8P1{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Lilr0|U+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!HrKXy0{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
z,Medw6[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pczug-nB +-*/&|^等
sA/pVU 2. 返回引用。
XR+Y=R =,各种复合赋值等
TX$r`~ 3. 返回固定类型。
os,* 3WO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~kShq% 4. 原样返回。
YwteZSbp6M operator,
[ad@*KFxy3 5. 返回解引用的类型。
*-MM<|Qt operator*(单目)
^?U!pq-` 6. 返回地址。
&Nj3h(Ll operator&(单目)
(0j}-iaQEZ 7. 下表访问返回类型。
1>*#%R?W operator[]
gGr^@=;YC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
a&tSj35*6 operator<<和operator>>
UmNa[s p!>oo1& 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。
2HpHxVJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
aEM %R<e t0o`-d( template < typename Left >
uxW~uEh struct value_return
{)"iiJ {
kgnmGuka template < typename T >
d
p2 F struct result_1
74H)|Dkx {
#N#'5w-G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TatpXN\ } ;
(&}i`}v_ [K9'<Qnu template < typename T1, typename T2 >
9F4Dm*_< struct result_2
n1~o1 {
{XNREjhm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CsTF } ;
V=zi
>o` } ;
b?TO=~k, V^JV4 `o 2@9Tfm(= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~KW,kyXBnD Av"R[) 下面我们来剥离functor中的operator()
hCCiD9gz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t *1u[~= LA@w:Fg return l(t) op r(t)
IIg^FZ*]_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1abtgDL return op l(t)
9/hrjItV return op l(t1, t2)
.#1~Rz1r return l(t) op
Qk\A
c return l(t1, t2) op
6b+b/>G0 return l(t)[r(t)]
l7W 6qNB return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y$@ZN~8 D[^m{ 9_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
G>wqt@%r9 单目: return f(l(t), r(t));
VG,u7A*Z# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
RnhL<
Ywu 双目: return f(l(t));
L%Ow#.[C2 return f(l(t1, t2));
VCn{mp*h 下面就是f的实现,以operator/为例
: y5<go8e }*lUah,@ struct meta_divide
ROk5]b. {
nx8a$vI-TY template < typename T1, typename T2 >
FP;Ccl"s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/G5d|P {
$/.zm;D return t1 / t2;
h&`e) a>+ }
iTag+G4* } ;
:|Ad:fEs LXEfPLS 这个工作可以让宏来做:
/RHo1 7qj9&bEy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s}jHl8 template < typename T1, typename T2 > \
GFel(cx:K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
O9EKRt 以后可以直接用
EX?MA6U DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
o'W5|Gy 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
4W3\P9p= (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。。。)
|g
#K]v J.ck~;3 8"dv _`ym 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
e'0{?B E-I-0h2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hjIT_{mk class unary_op : public Rettype
\
C+(~9@| {
$)RNKMZC}A Left l;
NX|v= public :
r6&54f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z00+!Tnd WHjUR0NZ template < typename T >
AwslWkd= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z\HX~*,6 {
kAu+zX>S+ return FuncType::execute(l(t));
>y[oP!-|P }
Iz
;G*W18 );Z1a&K5k template < typename T1, typename T2 >
#|*F1K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iVd.f
A {
U2`'qsR1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
df
n9!h }
cG?cUw).E } ;
rMU T_^ yQ^($#Yk 9nH?l{As 同样还可以申明一个binary_op
QF&W`c zxf"87se template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W2z*91$ class binary_op : public Rettype
(HSgEs1d {
F0:A]`| Left l;
CMn{LQcC Right r;
!OT-b>*w public :
55;g1o}}f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vP!{",> D5:{fWVsV/ template < typename T >
i:u1s"3~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WHlYo5? {
(ZY@$'' return FuncType::execute(l(t), r(t));
vq!_^F< }
KyzFnVH3) +3&zN( template < typename T1, typename T2 >
Q4*fc^?u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xCYE
B}o9r {
Gkp<o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dlG=Vq&Y }
jS]><rm } ;
=IUUeFv +r _>v<(7 !>>f(t4 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.VkbYK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Dgx8\~(E' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xY$iz)^0& 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。
kWNV%RlSx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;>AL`M+ 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。。。
H_0/f8GwnG 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P1NJ^rX 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)
gq"gUaz 下面是修改过的unary_op
M4d47<'*~ IXb}AxBf template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{&"L~>/o class unary_op
~j-cS
J3 {
aDehqP6vf Left l;
EZYBeqv 8@PX7!9 public :
2CzaL,je[ .cR
-V`
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CEC
nq3 cW{1
Pz^_ template < typename T >
%eJGte- struct result_1
/"?HZ% W {
W,K%c= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vBsP+K } ;
ay
%KE=*v !=y]Sv~h template < typename T1, typename T2 >
t!2(7=P30( struct result_2
iA,kX\nK {
8&Myva typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hk7q{`:N } ;
i[ $0a4 5o/&T"]@ template < typename T1, typename T2 >
4:7V./" 9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C_ \q?> {
$46{<4. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X{^}\,cVtG }
siTX_`0 cv(PP-'\ template < typename T >
J|3E- p\o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xP=/N!,# {
)9S>ZZF return OpClass::execute(lt(t));
jAh2N3) }
fgj^bcp- !;Jmg } ;
O}[PJfvBHo QW_agm A!vCb
8(TX 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
W[[bV 好啦,现在才真正完美了。
`funE:>, 现在在picker里面就可以这么添加了:
{"vkji> !vn1v)6 template < typename Right >
f1PN| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3M0+"l(X {
?%O3Oi Xz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|+U<S~ }
rtQHWRUn 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6r"u$i`o aS}1Q?cU z^nvMTC j%V["?) }<jb vCeK 十. bind
Zs2-u^3& 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。
rC_*sx
r^ 先来分析一下一段例子
)R_E|@" QFPfIb/ CnN9!~]" int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q>qFM9Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6+K_ Z\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!5}l&7:(MN 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。
I1 U7.CT 我们来写个简单的。
MYe
HS 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v=I|O% 对于函数对象类的版本:
Fk=}iB#( RE 3Z%;' template < typename Func >
=\,
qP struct functor_trait
vQ@2FZzu> {
>cL{Ya}Rz typedef typename Func::result_type result_type;
]J2:194 } ;
~F,
&GH 对于无参数函数的版本:
"()sb? & !.5),2 template < typename Ret >
4\
/*jA struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cup@TET35 {
?lCd{14Mkh typedef Ret result_type;
O$!*%TL } ;
;P?q2jI 对于单参数函数的版本:
>n.z)ZJ Bz2'=~J template < typename Ret, typename V1 >
]"fsW 9s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
S(eQ{rSs {
O,V9R
rG typedef Ret result_type;
Q}2[hB } ;
ET^ |z 对于双参数函数的版本:
3mt%!}S Y\/gU8w/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X}4}& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
farDaS[\VY {
J_#R 87 typedef Ret result_type;
{GqXP0' } ;
=
Rc"^oS 等等。。。
6a}r( yP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
bNzqls$ FJM;X-UOY template < typename Func >
,WTTJN struct func_return
{gy+3
{
EH9Hpo template < typename T >
hY\{| struct result_1
J0<p4%Cf {
zDBD .5R; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K!8zwb=fq } ;
R e:T9K'e ]gd/}m)1 template < typename T1, typename T2 >
'?/&n8J\ struct result_2
{/M\Q@j {
M[Y4_$k<- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_3^y|_! } ;
x6yW:tUG5 } ;
L=1~ f- ]
VG?+ N7.
@FK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.;Y
x*] EnCU4CU` template < typename Func, typename aPicker >
Sni=gZ K class binder_1
$iJnxqn {
[ #]jC[ Func fn;
j=3-Qk`"/| aPicker pk;
LcUlc)YH5 public :
U~QMR-bz [yd6gH template < typename T >
=:5<{J OG struct result_1
Zq?_dIX
% {
h(:<(o@< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1mUTtYU } ;
G1_Nd2w 6VR18Y!y template < typename T1, typename T2 >
wu^q`!ml struct result_2
5~xeO@%I {
NNX%Bq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ow3a0cF[9 } ;
UH40~LxIma o>u!CL< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GVObz?Z]SB <9 },M template < typename T >
3}4#I_<$F@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n0FYfqH {
"t+r+ipf]) return fn(pk(t));
q!2<=:f
}
cs5ix"1A template < typename T1, typename T2 >
M71R -B`- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OX)BP.h# {
RIo'X@zb return fn(pk(t1, t2));
s"rg_FoL }
w{P6i<J } ;
?H0m<jO8~ >nNl^ yqW 7kM4Ei 一目了然不是么?
l'2H4W_+ 最后实现bind
&?}1AQAYg &G=0 7<4xtK`+b template < typename Func, typename aPicker >
yjv&4pIc1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dk4D+*R {
4]u,x`6C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r$?Vx_f`Q }
rBD2Si= /sH0x,V 2个以上参数的bind可以同理实现。
S]b
xQa+ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
777rE[\@b +yIL[D 十一. phoenix
Xiw@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*sAOpf@M vhNohCt for_each(v.begin(), v.end(),
Ir>2sTrm (
s%bUgO%& do_
i)8g CDc [
[^Q&suy cout << _1 << " , "
Jbkt'Z(&J ]
8LeKwb .while_( -- _1),
ktWZBQY cout << var( " \n " )
`_0)kdu )
8}9Ob~on
);
GGp{b>E+
# 6w@,I; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
CJ:uYXJJ:z 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
CY5w$E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-2z,cj&E{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@,GjeF]! !&\meS{ ^} tLnF template < typename Cond, typename Actor >
4^`PiRGt class do_while
"W3W:vl! {
Jtext%"eNg Cond cd;
a\>+=mua Actor act;
*qbRP"#[$ public :
c'xUJhEL template < typename T >
MHGj vSx struct result_1
VmMh+)UZ {
va@Xb UC typedef int result_type;
4YBf ~Pp } ;
J/L)3y B U'Ki \ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yg`E22 M&eQ=vew. template < typename T >
oy`3r5g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%;'~%\|dZM {
d8D yv#gT do
+BU0 6lLD {
LPb]mC6# act(t);
4 iik5 }
Io2,% !D while (cd(t));
Y=hPErw return 0 ;
|}:e+?{o }
#j\*Lc"Ur: } ;
/7.wQeL9 O.]_Ry\OXA ]aREQ?ma&z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_F! :(@} 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。
@wg&6uQ 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。
[5x+aW%ql 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。
owP6dtd) 下面就是产生这个functor的类:
=7*oC MacL3f X *_
SHt template < typename Actor >
e!TG< (S class do_while_actor
8''9@xz {
?aP1 Actor act;
Rc$=+K# public :
rOs)B 21/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ej-=y2j{g U{j5kX template < typename Cond >
\Mobq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
r0rJ.}! } ;
U@1#!ZZ6 .%-6&%1 ,{#RrF e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k#{lt-a/ 最后,是那个do_
H[>klzh6
! T2c_vY gt].rwo" class do_while_invoker
okd
``vG {
D4YT33$tC public :
nPQZI6> template < typename Actor >
jM|YW*zNZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7J#g1 {
'lQ return do_while_actor < Actor > (act);
RZcx4fL}x }
_47j9m]f } do_;
[|c@Yw ,"v)vTt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9-X{x95] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6KBzlj0T+ 最后来说说怎么处理break和continue
j\jL[hG_ 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。
Q"l"p:n%n 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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