一. 什么是Lambda
JwZ?hc 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2s 7mI' 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,
sf`PV}a1 ;4,'y tWm> j J' W}7r class filler
n!a<:]b< {
kl"
]Nw'C public :
-Q#o)o
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
HOfF"QAR$ } ;
qNpu}\L Vt'L1Wr0v KxY$PgcC 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
J{d(1gSZ l]H0g[ rJDnuR [[w2p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eK'wVg# NCi>S%pD`< wxj>W[V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cf)J ) t:>x\V2m y_*n9
)Ct 8W;2oQN7 二. 战前分析
Zd[OWF 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
nTs/Q V 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i2*d+?Er V$(/0mQV( , ;%yf? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~b Rd)1 /* --------------------------------------------- */
[(|^O>k8c vector < int *> vp( 10 );
qIh #~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
GB>aT-G7q /* --------------------------------------------- */
Gg|M+M?+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lyyX<=E{) /* --------------------------------------------- */
^_68]l= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O+_N!/ /* --------------------------------------------- */
MAnp{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%(`#A.yaE /* --------------------------------------------- */
bg}+\/78# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jq(qo4~; 0 " y%9
>Q=Ukn;k d8E,o7$m 看了之后,我们可以思考一些问题:
|g<* Rk0
1._1, _2是什么?
i?;R}%~ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
{^J!<k,R\; 2._1 = 1是在做什么?
]dG\j^e| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
k9mi5Oc Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*_1[[~Aw @uM EXP L,?/'!xV 三. 动工
h*3{6X#(/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A2NF<ZsD G`F8!O( "~/9F b{M}5~e=B template < typename T >
<'+ %\ class assignment
+{$QAjW(/ {
\3zp)J T value;
rQJ"&CapT public :
K"\MU assignment( const T & v) : value(v) {}
|CIC$2u template < typename T2 >
f@@s1gdb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y\'P3ihK } ;
\~#WY5 EB!daZH, (?3[3w~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
SdJ/4&{ ! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)DT|(^ 9JnY$e<& =X-Tcj?3g %WGuy@tL class holder
ZCYS\E7X {
&:3Z.G public :
_1L(7|^~y[ template < typename T >
so+4B1$)q assignment < T > operator = ( const T & t) const
>$H|:{D {
`#Kx|x6 return assignment < T > (t);
^aF8wbuZ }
\?Mf _ } ;
[h&BAR/ 2 c*;7yh&% %}&(h/= e 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:
S&(^<gwl ^$-Ye]< static holder _1;
r?A|d.Tl Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
G[h(xp?,l :!Ig- +W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l-Nly>~ 而不用手动写一个函数对象。
iev>9j Bs8[+Ft5 g%a|q~) |0.Xl+7 四. 问题分析
r-IT(DzkD 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
909md|9K3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
zl%>`k!> 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6X)@ajGWg~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yz\c5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!kL> ,O>/ <
g|Z}Y 五. 问题1:一致性
U#
JIs 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
`t(D! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ai"-w" '91".c,3? struct holder
F$MX,,4U {
F|+W.9 //
xW_yLbE template < typename T >
7N=-Y>$X T & operator ()( const T & r) const
z@Hp,|Vy[ {
[/ M` return (T & )r;
DmqSQA }
. + } ;
PftxqJz (Yb[)m>fQ} 这样的话assignment也必须相应改动:
LF*&(NC 0;.<~;@h template < typename Left, typename Right >
JkQ\)^5v class assignment
;V5yXNQ {
~1kXUWq3 Left l;
k2 Q
qZxm! Right r;
5x8+xw3Eh public :
XYEv&-M`?w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9z>z3,ftN template < typename T2 >
EME.h&A\G` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T=Z.TG|lIx } ;
v2+!1r7@ k\`S
lb1 同时,holder的operator=也需要改动:
:6{`~= TsQU6NNE template < typename T >
nV_8Ke assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
iK()&TNz {
>[10H8~bI/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
*|#T8t,}n }
P\nC?!Q%c "xJ 0 vlw 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。
%9v@0}5V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<Fz~7WVd o@bNpflb` return l(rhs) = r;
od' /% 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。
fbvbz3N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
O) atNE ;]sYf template < typename Tp >
``U^COD class constant_t
mLk(y* {
g'$tj&Vk: const Tp t;
bGF7Zh9 public :
g\SrO {* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,XkGe template < typename T >
5ETip'<KT6 const Tp & operator ()( const T & r) const
#/2$+x {
t2HJsMX return t;
6NWn(pZ]p }
LOy0hN-$b } ;
ZraT3 rjx6Djo> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a>O9pX 下面就可以修改holder的operator=了
J%lgR aGZi9O7G} template < typename T >
3r+.N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X0(tboj# {
=ONHKF[UJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^5GW$ }
cvd\/pG) mLV[uhq 同时也要修改assignment的operator()
) 0 W` aUHcYc\u template < typename T2 >
PxS4,`#~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8I;XS14Q 现在代码看起来就很一致了。
u"1rF^j6k &fa5laJb 六. 问题2:链式操作
7CXW#H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#>=j79~ 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。
?S$i?\Qh 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
l:#-d.z# 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
XQ%4L-rhN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YKmsQ(q`N %WTEv?I{Ga template < typename T >
d[p;T\?" struct result_1
L|-98]8> {
Q6gt+FKU9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1923N]b } ;
".^VI2T
_A13[Mt3 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
xL|;VyD S"Lx% template < typename T >
j>uj=B@ struct ref
;V^pL((5J {
tZ`Ts}\e typedef T & reference;
L( T12s } ;
X\$ 0 template < typename T >
,)PiP/3B struct ref < T &>
K~=UUB {
sJwyj D$b typedef T & reference;
/sM~Uq? } ;
AfeCK1mC @ @%k}FL=:t( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GdV1^`M6 ~Tbj=f template < typename T >
4P^6oh0" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(C4fG@n {
WE]e
m
> return l(t) = r(t);
q9w~A-Oh`1 }
RrUBpqA 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。
bVP"(H] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rc&%m _@S`5;4x 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
|@NiW\O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T91moRv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
niB`2J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ARcB'z\r 最后的布局是:
.ERO|$fv Add
I>L-1o|^ / \
4DZ-bt' Divide 5
zOg7raIa / \
Y0?5w0{ _1 3
()&~@1U 似乎一切都解决了?不。
^B8b%'\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
CLvX!O(~ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
gbVdOm OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
L
"sO+4w .bBdQpF- template < typename Right >
|rm g#;/D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{( r6e Right & rt) const
L(&&26Y {
quY:pqG38q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ca+5=+X7 }
eX@L3BKp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F:x [ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.r*2| 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
w$JvB5O 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。
H":oNpfb 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。
3R+|5Uq8~ 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?
2-Y<4'> 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:
TB0
5?F !K|5bK template < class Action >
mI 74x3 [ class picker : public Action
SlsdqP
9 {
oudxm[/U public :
[eTSZjIN7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
,VO2a mI // all the operator overloaded
8WnwQ%;m? } ;
L3CP`cx ZP{*.]Qu 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。
~"A+G4jl 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:
oJN#C%r7 7uzkp&+: template < typename Right >
kc0E%odF.v picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|i++0BU {
6}r`/?"A1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iLSr*`
o }
(o`{uj{! 6j
~#[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
21"1NJzP 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。
F'0O2KQ t5 G9!Nn template < typename T > struct picker_maker
X&kp;W {
Kr)a2rZ}SL typedef picker < constant_t < T > > result;
1I:+MBGin } ;
Bz,?{o6s)Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:O uA)f {
KCs[/] typedef picker < T > result;
]\|VpIg } ;
-B +4+&{T 0Vx.nUQ 下面总的结构就有了:
nr<4M0tIp 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。
]q4rlT.i 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。
Dh=9Gns9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@;"|@!l| 至此链式操作完美实现。
8i2n;LAz 9H]{g*kL 7
qS""f7 七. 问题3
_bNzXF 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。
7Op>i,HZk\ >7 ="8 template < typename T1, typename T2 >
CB^U6ZS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@{25xTt {
0)gdB'9V_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u A<n }
nR*ryv m;,N)<~ 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:
+U3DG$ hv?9*tLh0 template < typename T1, typename T2 >
'tH_p struct result_2
[@.!~E)P {
')cMiX\v typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P5UL4uyl } ;
:.Wr{"` |!4K!_y 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?
1eF3` 这个差事就留给了holder自己。
.6Pw|xu`Pw d$1@4r ,5h)x"s template < int Order >
I`!<9OTBj class holder;
DW[N|-L template <>
Vh4X%b$TV class holder < 1 >
BI%$c~wS {
H:V2[y8\ public :
*_d7E template < typename T >
X9V *UXTc struct result_1
;>Ib^ov {
[MUpxOAsd typedef T & result;
uI )6M } ;
) AvN\sC template < typename T1, typename T2 >
?Wlb3; struct result_2
,
K~}\CR {
{ttysQ- typedef T1 & result;
te-jfmu2 } ;
J| w>a template < typename T >
\| 8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wi)_H$KII {
.[ICx return (T & )r;
1G^`-ri6 }
Hquc
o template < typename T1, typename T2 >
`r9!zffyS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m+]K;}.}R {
X aMJDa|M return (T1 & )r1;
e w$B)W }
,s"^kFl } ;
#V~me a.k.n< template <>
0Qf,@^zL* class holder < 2 >
iP7(tnlW$ {
rX2.i7i, public :
(@fHl=! Za template < typename T >
m;GCc8 struct result_1
)"7iJb<E {
?^al9D[:lz typedef T & result;
*Q
"wwpl? } ;
[1Qo#w1 template < typename T1, typename T2 >
+nFu|qM} struct result_2
W{ q U {
!Wntd\w typedef T2 & result;
n{argI8wF } ;
-&zZtDd F template < typename T >
rlOAo`hd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t-tg-< {
8p 'L#Q. return (T & )r;
g}1B;zGf }
\@c,3 template < typename T1, typename T2 >
52Z2]T
c, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Yg||{ {
_-K2/6zy return (T2 & )r2;
#lL^?|M }
UGV+/zxIM } ;
;n*.W|Uph =O5pY9UO X^wt3<Kbf 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> >。
2} /aFR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3
/g~A{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(c=6yV@ \ C+~m return l(i, j) = r(i, j);
1#< '&Lr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7x|9n UD2C>1j return ( int & )i;
dy%;W% return ( int & )j;
; F"g$_D0 最后执行i = j;
*&^Pj%DX 可见,参数被正确的选择了。
B"1c Bq%Jh |4;Fd9q^m "^})zf~_ FrGgga$ 八. 中期总结
hF~n)oQ 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:
\/r}]Vz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PR#exm& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+>6iYUa 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gwuI-d^ :^6y7&o[ Q4#m\KK;i9 \kL3.W_ -P$PAg5"2 %rL.|q9
九. 简化
NX*Q F+ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
O`IQ(,yef 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)-I {^( 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[Kg+^N%+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%}SrL* +-*/&|^等
>
PRFWO 2. 返回引用。
JE "x =,各种复合赋值等
q$d>(vbq 3. 返回固定类型。
AUG#_HE]k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
EIP/V 4. 原样返回。
@e.C"@G operator,
_$E6P^AQ 5. 返回解引用的类型。
U2#"p
operator*(单目)
?Jm^< 6. 返回地址。
=
SMXDaH operator&(单目)
cKca;SNql1 7. 下表访问返回类型。
G:<aB operator[]
#4<SAgq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*SJ_z(CZm operator<<和operator>>
{#vgtgBB y&$A+peJ1 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。
NZ:,ph 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y.(PiuG$G %v
M-mbX template < typename Left >
Ju@c~Xm struct value_return
EH J.T~X {
( Y[Q, template < typename T >
m]6mGp struct result_1
L\J;J%fz. {
`,<BCu typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hn
GZ= } ;
e'NJnPO ~w+c8c8pW template < typename T1, typename T2 >
gh]cXuph struct result_2
ZPLm]I\] {
AofKw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
E4jNA}3k+ } ;
vH@ds
k } ;
2*& ^v vm8eZG| ?(1y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rH Lm\3 &jJL"gq" 下面我们来剥离functor中的operator()
\;Biq` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y'q$| AO4U}? return l(t) op r(t)
1v27;Q<+Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
k(nW#*N_ return op l(t)
q6luUx,@m return op l(t1, t2)
_1\v return l(t) op
_
]ipajT return l(t1, t2) op
j_?FmX
_ return l(t)[r(t)]
$bR~+C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h7Kzq{$ %YscBG 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:
VscE ^'+ 单目: return f(l(t), r(t));
zR:L!S return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~TD0zAA& 双目: return f(l(t));
<)H9V-5aZ return f(l(t1, t2));
~qKY) "gG 下面就是f的实现,以operator/为例
-uG+BraI }o(-=lF struct meta_divide
N:/D+L {
kVMg 1I@ template < typename T1, typename T2 >
*w\W/ Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$Ds2>G4c {
B~ GbF*j return t1 / t2;
! n@KU!&k }
*i%.;Z" } ;
=8.
,43+ X&`t{Id?6 这个工作可以让宏来做:
E{`fF8]K AQvudx)@" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Bnxm HGP#& template < typename T1, typename T2 > \
KkbD W3- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wlqksG[B 以后可以直接用
N~)_DjQP5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YjKxb 9 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
{4Cmu;u (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。。。)
qo bc<- k?^z;Tlvw zRr*7G 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
VY4yS*y `Ggbi4), template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sUQ@7sTj class unary_op : public Rettype
?CPahU {
<PH#[dH Left l;
on`3&0,. public :
m;QMQeGz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.#8 JCY oZ|\vA%4^ template < typename T >
`d}2O%P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2FJ*f/ {
|@d\S[~ ^G return FuncType::execute(l(t));
/a4{?? #e }
1mG-} u^ ~W+ template < typename T1, typename T2 >
uKHxe~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zK@@p+n_#. {
vXje^>_6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
SO!8Di }
MQ8J<A Pf- } ;
$xN|5;+ t b}V5VH Lp9E:D-> 同样还可以申明一个binary_op
oCz/HQoBk &F~T-i>X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vEJbA class binary_op : public Rettype
Q*Pq{]0K {
H/M@t\$Dc Left l;
cbTm'}R(G Right r;
Pd Wx|y{% public :
5=ryDrx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q^")jPd Y}wyw8g/ template < typename T >
oUlVI*~ND typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A*BeR0( {
Cw&KVw* return FuncType::execute(l(t), r(t));
G"A#Q" }
WH^%:4 a\*yZlXKs template < typename T1, typename T2 >
EADqC> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w``U=sfmV {
{)sdiE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_H@DLhH|= }
GZIa4A } ;
}O
p;
g^W u>vL/nI (#c:b 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9hyn`u. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;RlxD 4p DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
jmG~Un M 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
c-sfg>0 ^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5Gm_\kd 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
c7H^$_^ = 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
y?3;06y| 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)
K{+2G&i 下面是修改过的unary_op
'LDQgC*% <N~K;n
v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
4 #Jg9o class unary_op
P]C<U aW'! {
G' 1'/ Left l;
x]j W<A UJ2U1H54h public :
xyXa . S3J^,*' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n+ M <\ , W?VhO template < typename T >
"#g}ve, struct result_1
iWR)ke {
<F'\lA9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~wdGd+ez } ;
cU {_*yGK48n template < typename T1, typename T2 >
)t%b838l% struct result_2
\Vk:93OH21 {
n+R7D.<q!! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0=$T\(0g } ;
'Pbr
v #5uOx(> template < typename T1, typename T2 >
yB!dp;gM{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x4O~q0>:Le {
-yg7;ff return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`WS&rmq&' }
"<gOzXpa N2o7%gJw template < typename T >
/gas2k==^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4skD(au8 {
%a7$QF] return OpClass::execute(lt(t));
e|r`/:M }
x?<FJ"8"k MHwIA *R } ;
vP,n(reM N$tGQ@
e' <)V_ 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
"J1
4C9u
好啦,现在才真正完美了。
-G=]=f/' 现在在picker里面就可以这么添加了:
fV~[;e;U. vih9KBT template < typename Right >
q,%st~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1Z&(6cDY8M {
W*Y/l~x} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$:^td/p J }
Ho]su? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
;AG()NjOO: 19] E 5'AI !<h)w#>en xyxy`qR A @(lh%@hO 十. bind
7|H$ /] 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。
}QmqoCAE~m 先来分析一下一段例子
_u Il !n%j)`0M nr3==21Om4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
z@j8lv2j1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
H,NF;QPPC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
rT>wg1: 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。
R@2X3s: 我们来写个简单的。
C_Wc5{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'<uq3?5 对于函数对象类的版本:
Xwtqi@zlE h
yIV.W/ template < typename Func >
[-x7_=E# struct functor_trait
k;W
XB|k {
`H+lPM66 typedef typename Func::result_type result_type;
4&iCht
= } ;
vKR[&K{Z| 对于无参数函数的版本:
y_[vr:s5pG ")25
qZae template < typename Ret >
J~- 4C) struct functor_trait < Ret ( * )() >
AOx[ {
S8gs-gL#Og typedef Ret result_type;
d d;T-wa} } ;
fB,_9K5i 对于单参数函数的版本:
P'rb%W @%SQFu@FJ template < typename Ret, typename V1 >
W_ZJ0GuE( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@o.I ;}*N {
!_(Tqyg& typedef Ret result_type;
W{aY}` } ;
A %-6`> 对于双参数函数的版本:
`$NP>%J- BJ0?kX@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%|4UsWZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
048kPXm` {
XX~,>Q}H= typedef Ret result_type;
M^I(OuRMeI } ;
hv+zGID7 等等。。。
PI<vxjOK` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%XTI-B/K 2T`!v template < typename Func >
yLcEX struct func_return
Xm&L
BX {
g,Y/M3>( template < typename T >
']oQ]Yx0 struct result_1
&.ACd+Cd {
%>s|j'{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p4)Q&k! } ;
FPTK`Gd0 h7@6T+#WoT template < typename T1, typename T2 >
g
`4<9RMun struct result_2
B-ESFATc {
"w_aM7x_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i?;Kq~, } ;
'f|o{ } ;
L rPkxmR /7LR;>B j ET >](l9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
uIrG* K |&jXp%4T template < typename Func, typename aPicker >
Rva$IX^] class binder_1
C.QO#b {
eiOW#_"\ Func fn;
9ll~~zF99| aPicker pk;
"ITIhnE public :
lRdChoL$2 6zn5UW#q template < typename T >
D#z:()VT( struct result_1
Qci]i)s$js {
-{_PuJ " typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=":,.Ttq41 } ;
3N:D6w-R >i
O!*&Y> template < typename T1, typename T2 >
Np)lIGE struct result_2
:i7;w%B {
]N[ 5q=A5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GH
xp7H } ;
DeYV$W
B yppo6HGD binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'%`:+]! 6`-jPR template < typename T >
(4EI-e*6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!g.? {
ei{eTp4HpV return fn(pk(t));
f
V( J| }
YnP5i#" template < typename T1, typename T2 >
4H<lm*!^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gzg_>2Sj {
#5j\C+P}| return fn(pk(t1, t2));
a@*\o+Su }
K_-MYs. } ;
j8`BdKg
YrKWA !Rt>xD 一目了然不是么?
;({W#Wa 最后实现bind
MqUH',\3 1!gbTeVlY '`<w#z}AF template < typename Func, typename aPicker >
!v0LBe4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/FJu)H..U {
})?GzblI& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
= 9]~yt }
yvYad vZoaT|3
G] 2个以上参数的bind可以同理实现。
w1DV\Ap* 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
U b!(H^zu O1mKe%'| 十一. phoenix
XSlGE9]AG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bY0|N[g puM3g|n@ for_each(v.begin(), v.end(),
RdML3E (
;d9QAN&0} do_
I
2|Bg,e [
@{O`E^}-D cout << _1 << " , "
_#h_: ]
uRr o?m< .while_( -- _1),
z]9MM
2+ cout << var( " \n " )
|H+Wed| )
LE>]8[f6S );
*`RkTcG `^y7f 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
][h} 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5[u]E~Fl} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xUistwq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Vy,DN~ag hfy_3} _ "6?0h[uff template < typename Cond, typename Actor >
/~f'}]W class do_while
Per1IcN {
>J>[& zS Cond cd;
%- 0t?/> Actor act;
;BIY^6,7e public :
.h4 \Y A template < typename T >
w:Kl6"c struct result_1
]wG{!0pl {
NPe%F+X typedef int result_type;
4Wm@W E } ;
}@+:\ exUu7&*: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xjj6WED ?oHpFlj template < typename T >
eM?I$eP TN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_8_R 1s {
psMvq@> do
*6DB0X_-} {
g~A`N=r;h act(t);
-:y,N
9^ }
P! #[mio while (cd(t));
zuy4G9P return 0 ;
I75DUJqy] }
&AbNWtCV+G } ;
-0x
# 8&`LYdzt u frL<]A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pohp&Tcm 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。
@8r pD"x 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。
S2VA{9:m 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。
Q:k}Jl 下面就是产生这个functor的类:
'F0e(He@, Ks`J([(W& ]>nk"K!% template < typename Actor >
p xa*'h"b^ class do_while_actor
PKg@[<g43 {
")XHak.JX Actor act;
~;{;,8!) public :
G^4hd i3@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Xg!{K3OS
MC.)2B7 template < typename Cond >
C
mWgcw1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V7fq4O^: } ;
::{Q1F CSq4x5!_7> \B,@`dw 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
iE^84l68 最后,是那个do_
G.a b ql h-<81"}j1 dufu|BL|} class do_while_invoker
Ata:^qI {
:hk5 .[ public :
Y;^l%ePuW template < typename Actor >
d K3*; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%^GfS@t {
ARwD~Tr return do_while_actor < Actor > (act);
8ek@: Mw }
W^LY'ypT } do_;
( !fKNia@S :Cs4NF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
EPM-df!= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k(7&N0V%zz 最后来说说怎么处理break和continue
lKp"xcAD 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。
PB`Y
g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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