一. 什么是Lambda
t(NI-UXBp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(a.z9nqGA 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,
=S+wCN @s ? -.u]GeMy N `5,\TR2f class filler
]6(N@RC {
k;AD`7(= public :
;g5m0l5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
; >hNt } ;
QwJVS(Gs4 aQ?/%\> ([T>.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:
O`x;,6Vr 1 d}Z(My e6R}0w~G dx5#\"KX=, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
S;3R S; QdH\LL^8R4 %p^wZtm 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Bu<M\w?7Y vM*-D{ u]<,, a
oD`=I*< 二. 战前分析
A!s`[2 Z 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。
\r;#g{
_ 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
gPNZF\ r &gVN& 5{|7$VqPF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BZ94NOOdw /* --------------------------------------------- */
4IB9,?p vector < int *> vp( 10 );
@|
M|+k3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[YRz*5 /* --------------------------------------------- */
nrL9
E'F' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5,3'=mA6 /* --------------------------------------------- */
\8)U!9,$nn int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jqWu /* --------------------------------------------- */
wKtl+}} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9_# >aOqL /* --------------------------------------------- */
/f:dv?!km for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
63q^ $I q}`${3qQ3 k$R~R-' 0LPig[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
7L`A{L 1._1, _2是什么?
IpINH3odT 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_Zp}?b5Q 2._1 = 1是在做什么?
^ZvWR% 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0IwA#[m1` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
mC4zactv d?s<2RkPT RY]#<9>M 三. 动工
l7XUXbYp&= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s[M?as Lz`E;k^
RJL2J]*S ^ssK template < typename T >
_D+}q_ class assignment
<Y*+|T+&d {
j2Cks_$: T value;
|8&,b`Gfo public :
w,.+IV$Kk assignment( const T & v) : value(v) {}
J ][T"K template < typename T2 >
G 3+.H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
KX76UW } ;
~k\fhx RTvqCp -(~.6WnhS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-d~4A
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6DM$g=/' xAqb\|$^ >z/#_z@LV n)L* class holder
DNOueU {
Z,RzN5eN public :
:V1W/c template < typename T >
oo,uO;0G assignment < T > operator = ( const T & t) const
NgADKrDU {
cWEE% return assignment < T > (t);
5A%w 8Qv }
>/:" D$
} ;
CUO+9X-<8 G,$PV
e* iWei 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
O}tZ - 'T M9Cv
wMi static holder _1;
+vYoB$! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
TMAJb+@l: !;EjB*& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O!zV)^r 而不用手动写一个函数对象。
+awW3^1Ed y)F;zW<+ c|lu&}BS iocI:b< 四. 问题分析
!(mjyr 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。
E'v_#FLvR 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。
#hW;Ju73 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*YW/_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AK&S5F>D+B 下面我们可以对这几个问题进行分析。
fXXr+Mor ]Oh@,V8 五. 问题1:一致性
3b*cU}go 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*ayd>`~x 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4oK?-|=? I'\kFjc struct holder
]p*l%(dhY {
VOKZ dC- //
^:K3vC[h;c template < typename T >
~Cl){8o T & operator ()( const T & r) const
?;KKw* {
xgABpikC^ return (T & )r;
u*e.yN }
3Th'p aMG } ;
{xwm^p(f 4S,`bnmB 这样的话assignment也必须相应改动:
/rg*p ;E@G`=0St template < typename Left, typename Right >
QN@CPuy class assignment
kV?y0J. {
M>DaQ`b Left l;
7Ok;Lt!x Right r;
W;_nK4$%' public :
q+P|l5_
t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~}F{vm template < typename T2 >
KQacoUHrK? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z&0'a } ;
8*8Zc/{ pcau}5 . 同时,holder的operator=也需要改动:
m6n?bEl6I 6;C3RU] template < typename T >
MHSs!^/g5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p+l !6 {
7.C;NT return assignment < holder, T > ( * this , t);
]GN7+8l }
EG0WoUX| $"0M U 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
HHiT]S9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=g/{%; ?z}=B return l(rhs) = r;
n9@ of 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
rrQQZ5fh b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K#*reJ}K G:<`moKgL template < typename Tp >
n3}!p'-CC class constant_t
MxSM@3 v( {
/3eKN const Tp t;
\zieyE public :
@7n/Q( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
d@ Y}SWTB template < typename T >
1"/He ` 4 const Tp & operator ()( const T & r) const
Ynp{u`? {
AK\$i$@6 return t;
#[zI5)Meh }
p[<Dk$7K } ;
f@8>HCI ~.A)bp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
1U^A56CN 下面就可以修改holder的operator=了
b7 !Qn} G2t;DN( template < typename T >
JL\w_v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rFaF
Bd {
}:u~K;O87 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+<xQM h8 }
CamE' _@
*+~9%8p 同时也要修改assignment的operator()
U>V&-kxtV X>NhZ5\ template < typename T2 >
]xX$<@HR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
COTp 现在代码看起来就很一致了。
~=8uN< 0{dz5gUde 六. 问题2:链式操作
N@O8\oQG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZKQG:M~| 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。
9uRFnzJVx 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。
Kv.>Vf.T}_ 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。
.C2TQ:B, . 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T :/,2.l ]wKz E4Z/ template < typename T >
0PU8#2pR struct result_1
/e]'u&a {
Gm9hYhC8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C8vOE`U,J } ;
yY[<0|o u A5i :x$ww 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
iC W*]U F)+{AQL template < typename T >
v^ zu:Z* struct ref
rS4@1`/R {
+)j1.X typedef T & reference;
\3'9Uz,OC } ;
H ,+?
t template < typename T >
ax{ ;:fW struct ref < T &>
Qb)C[5a} {
,Z{d.[$ typedef T & reference;
U5-@2YcH } ;
zN{K5<7o uu}x@T@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A |3tI vfl5Mx4 template < typename T >
H"C[&r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u1z {
J?Dq>%+^ return l(t) = r(t);
W - }
`5~ +,/Ys 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。
E\IlF 6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^=:9)CNw( Pfm_@'8 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
yuDZ~0]R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?gPKcjgoH! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Gg~QAsks
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
&BtK($ 最后的布局是:
F:D
orE Add
Rb%%?*| / \
5w\fSY Divide 5
hUD7_arKF
/ \
cwm_nQKk _1 3
vk>b#%1{ 似乎一切都解决了?不。
<`jLY)sw 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。
= <j"M85. 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。
`u.t[ 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:
QT9n,lX lip[n;Ir> template < typename Right >
xS7$%w[' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3d-%>?-ee Right & rt) const
eL4NB$Fb {
0<8XI>.3D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6<'rG'' }
]$p{I)d& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qim
'dp: 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。
.e'eE 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。
Qfky_5R\ 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。
$5v0m#[^ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.`7cBsXH 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
{8R"O{ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
A].>.AI oW^*l#v template < class Action >
l ^d[EL+ class picker : public Action
%lX%8Z$v {
V97,1` public :
Y=` picker( const Action & act) : Action(act) {}
`fNG$ODL // all the operator overloaded
6G}+gqbX } ;
vsL[*OeI lc_E!"1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>|6iR%"f# 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
5@hNnh16 l<Q>N|1#k% template < typename Right >
XyMG.r-, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8vuCc= {
j
F-v%? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BS&;n }
^'p|!`: k|BHnj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R.LL#u}; 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
U!XS;a) 0aoHKeP template < typename T > struct picker_maker
k z"3ZDR {
.bVmqR` typedef picker < constant_t < T > > result;
QRLJ_W^&u } ;
=&!HwOnp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F`nb21{0y& {
c9j*n;Q typedef picker < T > result;
|0{u->+ ) } ;
83cW=?UgA [+w3J#K 下面总的结构就有了:
Z?J:$of* 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。
NZN-^ > 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。
4f~["[*ea picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"+?Cz!i 至此链式操作完美实现。
g(O;{Q_ y<XlRTy[} i)Lp7m z 七. 问题3
Jti(b*~ 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。
IMnP[WA! |3K)$.6~ template < typename T1, typename T2 >
_{jP;W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mL~z~w*s {
XT,#g-oi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Px M!U!t }
h{lDxOH* ~#}Dx
:HH 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:
vRA',(]( 6zIgQ4Bp24 template < typename T1, typename T2 >
j%<}jw[2 struct result_2
/,5Z-Z*wq {
%o?IsIys typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kW6%32 } ;
{dPgf kllQca|$4 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?
4c~>ci,N?( 这个差事就留给了holder自己。
~un%4]U Fk^3a'/4KJ R*1kR|*_) template < int Order >
1u]P4Gf= class holder;
WW@"Z}?k template <>
pz_e =xr class holder < 1 >
|!d"*.Q@F {
%u p}p/? public :
(}!C4S3# template < typename T >
-%IcYzyA struct result_1
Jx-wO/ {
{bF1\S]2 typedef T & result;
i}TwOy<4s } ;
y[0`hSQ)~ template < typename T1, typename T2 >
]_*S~'x struct result_2
7N2\8kP {
U[_8WJ7+ typedef T1 & result;
S+x_c4 T } ;
6k])Kl J2; template < typename T >
5b#QYu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sn3:x5H,l {
$*~Iu%Az return (T & )r;
/k:$l9C[ }
H*e'Cs/ template < typename T1, typename T2 >
Yq'4e[i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1H4fJ3- {
X=p"5hhfn return (T1 & )r1;
M<8ML!N0;t }
&LQ% } ;
0=U70nKr PE@+w#i7* template <>
ysXx%k class holder < 2 >
l\q}
|o {
#ch public :
X,fu! template < typename T >
ZykrQ\q9 struct result_1
?F$6;N6x {
mVH,HqsXa typedef T & result;
X:q_c =X } ;
#V 43= template < typename T1, typename T2 >
`6w#8} struct result_2
P2k7M(I_& {
k
'zat3#f typedef T2 & result;
Ky9W/dCR } ;
Q</h-skLZ template < typename T >
Pern*x9$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y$oW! {
Enj_tJs return (T & )r;
|XcH]7Ai" }
LdWc
X`K template < typename T1, typename T2 >
fD6GQ* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q-('5a19J {
TgaYt\"i[ return (T2 & )r2;
;L6Xs_L~ }
r,'O).7 } ;
j@P5(3r 8M93cyX P/aDd@j 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
9) ea.Gu 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
sc xLB; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZgF/;8!~V- ;QPy:x3 return l(i, j) = r(i, j);
yh!B!v' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{%7<" f)Y return ( int & )i;
%cj58zO|y return ( int & )j;
#O|lfl>} 最后执行i = j;
0zV 4`y 可见,参数被正确的选择了。
(Jpm
K O W0U`Kt&~a =!YP$hf Y wn{]#n=|l :+<t2^)rD 八. 中期总结
1O23"o5= 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:
+R9%~Z.= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G~`'E&/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/ Z1Wy-Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
i<J^:7 e"lD`*U8R qT"drgpi3 fYb KmB $^]
9 ;tXB46 九. 简化
o*?[_{xW 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。
x`Vy<h 33 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5z9JhU 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:
l}dj{s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$,}Qf0(S +-*/&|^等
{bW"~_6} 2. 返回引用。
jG
=(w4+ =,各种复合赋值等
Z@<q/2).| 3. 返回固定类型。
Gs^(YGtU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qK<aZ%V 4. 原样返回。
X@i+&Nv"< operator,
yBr$ 0$ 5. 返回解引用的类型。
BT&rp%NO6l operator*(单目)
A"Tc^Ij 6. 返回地址。
7^n,Tig operator&(单目)
j7QBU 7. 下表访问返回类型。
(K^YD K operator[]
sx<}
tbG
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
iSnIBs9\ operator<<和operator>>
ztRWIkI
q ju8',ZC 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。
$ijx#a&O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(k7; |U8>:DE l template < typename Left >
_Cu[s?,kS struct value_return
L-^# 02 {
e-nWD template < typename T >
\9dz&H struct result_1
cRs{=RGc {
m~Lf^gbG? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0S)"Q^6ny } ;
[X0k{FR zv$=* template < typename T1, typename T2 >
{ Hktu| struct result_2
T=hm#] {
?K= gg< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A5 &>!y } ;
4<=eK7;XR } ;
yb@X*PW/z $ioaunQKP fS;m+ D!j@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B`'}&6jr. ZwY`x') 下面我们来剥离functor中的operator()
X m_Ub>N5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'=@-aVp 20SF<V return l(t) op r(t)
@j)f(Zlu# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Jgi{7J return op l(t)
MY0[Oq cm= return op l(t1, t2)
#R"9)vHp return l(t) op
8EW`*+%= return l(t1, t2) op
=CD:.FG. return l(t)[r(t)]
q\{;_?a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ijR-?nrR S[\cT:{OE 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(_s!,QUe 单目: return f(l(t), r(t));
Q@3ld6y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P~b%;*m}8 双目: return f(l(t));
LiHXWi{s return f(l(t1, t2));
g:@Cg.q8 下面就是f的实现,以operator/为例
9I^H)~S \k$]GK- struct meta_divide
.q|xMS}4 {
2_ZHJ,r template < typename T1, typename T2 >
JY;#]'T\; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Vt$ $ceu {
\a~;8):q=i return t1 / t2;
/M{)k_V }
*I;Mp } ;
FrE/K_L zL[U; 这个工作可以让宏来做:
":ws~Zep QVA!z## #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nu1w: template < typename T1, typename T2 > \
/fcwz5~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(t"YoWA#m 以后可以直接用
u0$5Fd&X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_oyL*Cb 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
hGaYQgGq (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
!UPAEA m SvTnd8 7zOvoQ} 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ROI$;B( WY ^K7U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RWEgUDX^/ class unary_op : public Rettype
%@,:RA\pm {
4QN6BZJ5 Left l;
jl?y} public :
s t 3]Yy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S3[oA& ^c:eXoU template < typename T >
3ks| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,\">o vV33 {
:O2v0Kx return FuncType::execute(l(t));
^<H#dkECG }
9R<J$e bgx5{!A
template < typename T1, typename T2 >
z8MpE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m:o$|7r {
Uu<sntyv return FuncType::execute(l(t1, t2));
P|QnZ){ }
E"vi+'(v } ;
L?pvz} vzQmijr- =dJEcC_J 同样还可以申明一个binary_op
Zi '8~iEH v,O&UrZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mm~o%1|WR class binary_op : public Rettype
:j!_XMyT: {
{Eb2<;1o{ Left l;
So0,) Right r;
bu!<0AP"N+ public :
O#ajoE
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zK]%qv] l=G#gKE template < typename T >
F_
lj>;}a5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oz7udY=]0 {
A-NC,3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
AHg4kG }
s#CEhb .*..pf|/ template < typename T1, typename T2 >
t@mw f3, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6j.(l4} {
uTFEI.N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6O?S r, }
9U%}"uE } ;
- cC(d$y I.0Usa"z e(5Px!B 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
Ptxc9~k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)HiTYV)]' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)=y6s^} 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。
2G*#Czr" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mr\L q~*c 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。。。
l3
Bc
g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fae yk]u 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)
&dMSX}t 下面是修改过的unary_op
R-0Ohj `RLrT34 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k:yu2dQh class unary_op
PW\FcT {
:l[Q Left l;
P_Ja?)GT `Y$5g~3. public :
[Cr~gd+q +m},c-,=$w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DFH6.0UW \Xp"I5 template < typename T >
#GJh:#tt^ struct result_1
e;Z`& {
=C}<0<"iF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K8we* } ;
\d`Sz
* ?Gu>!7 template < typename T1, typename T2 >
y6yseR! struct result_2
r\D8_S_ {
PA[Rhoit, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M- A}(r +J } ;
.DsYR/ Z*B(L@H template < typename T1, typename T2 >
vG} oo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kV<)>Gs {
%P6!vx:&^b return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q{(&:~M }
d8I:F9 K Hc + template < typename T >
}e @-[RJ! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(HxF\#r? {
EF~PM return OpClass::execute(lt(t));
?V)6`St#C }
m@?e
<$ e@By@r&nql } ;
e8v=n@0 V0(ABi:d a"4 6_> 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
Sa~C#[V 好啦,现在才真正完美了。
_J!mhUA 现在在picker里面就可以这么添加了:
c,ek]dTj WGK::? template < typename Right >
'& :"/4@) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'_Op rx {
z w9r0bG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6Fb~`J~s }
Y6a|\K| 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。
j+/*NM_y3 B8Z66#EQ U @|_5[nl @xEQ<g .EwK>ro4 十. bind
z(qz(`eGC& 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。
GAKJc\o 先来分析一下一段例子
VCO/s9AL DAi[3`C H2vEFn V int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZxQP,Ys_Y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.VT,,0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L8Q!6oO=< 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。
5JXLfYTUI 我们来写个简单的。
).xWjVC 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0M?}S~p] 对于函数对象类的版本:
`<q5RuU w0iEx1i template < typename Func >
'>BHwc struct functor_trait
FReK {
[qB=OxH? typedef typename Func::result_type result_type;
U^D7T|P$V } ;
M;R>]wP"V 对于无参数函数的版本:
|(5=4j] )SuJK.IF template < typename Ret >
8z"Yo7no struct functor_trait < Ret ( * )() >
6%-2G@6d {
,U}8(D~: typedef Ret result_type;
2X`M&)"X } ;
||f4f3R' 对于单参数函数的版本:
3B+Rx;>h 4~4Hst#^ template < typename Ret, typename V1 >
zPe . struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x/~M=][tN {
m\yO/9{h1 typedef Ret result_type;
z5I<,[` } ;
SW7%SX,xM 对于双参数函数的版本:
aH_&=/-Tz
V.J%4&^X template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\] K-<&f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/Q-!><riD {
Hg4Ut/0 typedef Ret result_type;
rYl37.QE } ;
SzgVvmM} 等等。。。
H\T
h4teE 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
myXV~6R
3 m5S/T\,X template < typename Func >
$jHL8r\e7 struct func_return
A)xI.Q6 {
HN:{rAIfc template < typename T >
k@w&$M{tPF struct result_1
QwhPN'U {
tQ/U'Ap& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-$7Jc=:> } ;
Z"n]y4h Ac|`5'/Tx template < typename T1, typename T2 >
$z<CkMP!U7 struct result_2
\ .:CL?m# {
RR"#z'zQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nP}/#Wy } ;
8w{V[@QLn } ;
?}W:DGudZ "PX~Yc VR'w$mp 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<Sz9: hg- ^#G>P0mG% template < typename Func, typename aPicker >
@FQ@*XD class binder_1
U<*dDE~z {
9qw~]W~Nm Func fn;
u",
[ulP aPicker pk;
=/zQJzN public :
9<R:)Df P?bdjU#_n` template < typename T >
giI9-C struct result_1
L|c01 {
77)C`]0( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
er 97&5 } ;
Lg'z%pi @.%ll n template < typename T1, typename T2 >
A0'Yfuie struct result_2
U7{,
* {
W{k}ogI; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?A]:`l_" } ;
\;Ii(3+v; V;>p@uE,P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
oqG
0 @@ ll6~8PN template < typename T >
K !`t EW[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
).xQ~A\. {
9HWtdJ+^C= return fn(pk(t));
kGCd!$fsk }
4SmhtC template < typename T1, typename T2 >
ny{|{a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q4Q1Ib-<2 {
uQrD}%GI return fn(pk(t1, t2));
E{h }
3.
Kh } ;
{]`O $S CmM K\R. ]5B5J 一目了然不是么?
F $B_;G 最后实现bind
c_+}` xoPpu
}VdohX- template < typename Func, typename aPicker >
le`fRq8f& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/{^Qup {
p8frSrcU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_5y3<H<? }
_|`S9Nms i_Ab0vye 2个以上参数的bind可以同理实现。
D!+d]A[r 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|-%[Z D `c
YQ- 十一. phoenix
+g>)Bur Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<x *.M"6? C0Z
mv for_each(v.begin(), v.end(),
{ owK~ (
+"'cSAK do_
Qk*`9 [
QJ\
o"c cout << _1 << " , "
3{O^q/R ]
ZkSlztL)Tr .while_( -- _1),
|9Q4VY'"; cout << var( " \n " )
CI{? Kb )
Q,S~+bD(z );
|VQ17*4ff1 ]nY,%XE 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+`>Tuz~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]yiwdQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#`?B: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SvLI%>B=9
p"\Z@c XvETys@d template < typename Cond, typename Actor >
9`4M o+ class do_while
c@>Tzk%?" {
V{+'(<SV Cond cd;
)O*\}6:S Actor act;
agp`<1h9 public :
la+RK template < typename T >
E">FH>8K} struct result_1
lA>^k;+> {
Y@B0.5U2 typedef int result_type;
P|*c7+q } ;
C@1B?OfJ )_BQ@5NK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f9ux+XQk9 iq*]CF template < typename T >
c&me=WD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d5jZ? {
*oZ]k`-!8 do
.^
djt {
&8$Gyu act(t);
c_wvuKa
}
o{MF'B# while (cd(t));
4@19_+3 return 0 ;
i;B &~ }
Sy()r 6n } ;
!1(*D*31 L8R{W0Zr>! ?TTtGbvU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m#w1?y)Z@X 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。
y``[CBj 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。
f3PDLQA 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。
Bl[4[N 下面就是产生这个functor的类:
/5M0[C E %]G'u 7W[+e& template < typename Actor >
mk.1j x?l class do_while_actor
Hw29V // {
!r^fX=X>' Actor act;
r c++c,= public :
t^Z-0jH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kA/4W^]Ws pNUe|b+P template < typename Cond >
b:B+x6M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
4,EX2 } ;
p.@kv 6sjd:~J: cvOCBg38BH 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(E(J}r~E 最后,是那个do_
,L_u
X Ob!NC& &6="r} class do_while_invoker
da'1H {
hufpk y[&8 public :
~t+T5`K template < typename Actor >
aFw \w>*^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
kB[l6` {
pYN.tD FO return do_while_actor < Actor > (act);
'Nkd * }
-XASS% } do_;
kF]sy8u] G]v BI= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UpTVLx^c 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]C'^&:&< 最后来说说怎么处理break和continue
M:M"7>: 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。
&c[ISc>N{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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