一. 什么是Lambda
x/*ndH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&z[39Q{~ 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,
?4%'6R bF:]MB^VK nN!/ _"
0VM> class filler
M`!\$D {
`2 X~3im public :
Ws'OJ1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tFLdBv!=:^ } ;
|:_WdU"Q] ZS51QB S-{3'D[Nj 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:
bl. y4 smEKQHB Qhlgu! l]Ozy@
Ib for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.]+Z<5Fo 2Qg.b-C ~IvAnwQ' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
icW?a9 b& '51DdTU ]$ [J_f*x T1TKwU8l 二. 战前分析
%_xRS 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。
.>z)6S_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
O>e2MT|#k [gm[mwZ ,4$ZB(\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k(|D0%#b7 /* --------------------------------------------- */
uJ jm50R< vector < int *> vp( 10 );
{KJ !rT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E!.>*`)?. /* --------------------------------------------- */
>?iL_YTX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K3jKOV8 /* --------------------------------------------- */
ER0nrTlB< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4QbD DvRQ^ /* --------------------------------------------- */
yRt]i> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
39| W(, /* --------------------------------------------- */
0ut/ ')[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YCvIB' *Dx&} " A:$Qt%c 6Yw;@w\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
I}JC ~=`j 1._1, _2是什么?
ETk4I" 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。
oNHbQ&h 2._1 = 1是在做什么?
4/Ub%t- 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。
QkbXm[K.Z 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。
HGqT"NJr 2pR+2p` &2-dZK 三. 动工
wZ7Opm<nt 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|F)BKo D H_gY)m m\QUt ; )}QtK+Rq template < typename T >
ZmSe>}B= class assignment
l-` M
9# {
LWG%]m|C T value;
A1Tk6i<F1 public :
eXo7_# assignment( const T & v) : value(v) {}
~DYUI#x template < typename T2 >
]PWK^-4P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Wk1o H } ;
DC?U+ ;vM&se63 %JUD54bBt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(+SfDL$m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\09m
?;^ BYj Eo HRX}r$ quXL'g class holder
F@ Sw {
)anprhc public :
} a#RX$d& template < typename T >
u-v/`F2wN assignment < T > operator = ( const T & t) const
sw<GlF" {
#0OW0:Q return assignment < T > (t);
tf1iRXf8 }
N %;bV@A9 } ;
D^]g`V*N .%~m|t+Rt ?@n,
9! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}Xa1K;KM{ pBo=omQV static holder _1;
e,J
q<=j Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>;wh0dBe ,3+ #?H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KK-}&N8 而不用手动写一个函数对象。
V{qpha4'P _]oNbcbt( ks3ydHe`
xWC*DKV 四. 问题分析
|aD8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
_k'?eZB 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
8.`*O 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m$XMq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%s&"gWi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(:|g"8mQm (U`<r-n\n 五. 问题1:一致性
t%S2D 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?|
}BFX7X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CdZS"I ]Lb Fh5;s struct holder
!xD$U/%c {
k-CW?= //
^*g= 65!1 template < typename T >
kleE\8_ T & operator ()( const T & r) const
%fJ~3mu {
>f\$~cp return (T & )r;
#[odjSb }
;Q.'u } ;
>;s!X(6b $cSmub ZK 这样的话assignment也必须相应改动:
U;w|
=vM rbw~Ml0 template < typename Left, typename Right >
+,q#'wSQG class assignment
As>-9p>v {
qk}Mb_*C) Left l;
}q?*13iy( Right r;
FlyRcj public :
VX6M4<8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KFhnv`a.0 template < typename T2 >
rds4eUxe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O-uf^S4 } ;
f^]^IXzXw. -IE=?23Do? 同时,holder的operator=也需要改动:
-n"7G%$M P;bOtT -- template < typename T >
|_\q5?S assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bbG!Fg=qQ? {
:"Gd;~p. return assignment < holder, T > ( * this , t);
2= RQ,@s }
p)c"xaTP#F .22}=z 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。
ALi3JU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X,`^z,M%I (.~,I+Cz' return l(rhs) = r;
y.aeXlc[ 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。
ijeas< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h[& \OD,P ?WBA:?=$58 template < typename Tp >
V8947h|& class constant_t
{C'9?4& {
)U+Pt98" const Tp t;
;\54(x}|K public :
KB a
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GcHZ&m4 template < typename T >
oF=UjA const Tp & operator ()( const T & r) const
(T8dh| {
:M\3.7q return t;
TU O*w }
,H:{twc } ;
@WO>F G3 DS>qth 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&/{x7;e 下面就可以修改holder的operator=了
+^V%D!.$@ _?~)B\@~0 template < typename T >
&?#!%Ds assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ehr,+GX {
gs9VCaIa return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q2RO&dL
9 }
[LrA_N 6dQ]=]; 同时也要修改assignment的operator()
)d"s6i 8~eYN-#W& template < typename T2 >
"&N1$$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v@;!fBUt 现在代码看起来就很一致了。
mFeoeI,Jv NiO|Aki{ 六. 问题2:链式操作
[cvtF(, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WJ
m:?, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
_do(
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"%fvA; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
-40OS=wpA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X)k+BJ g9oYK template < typename T >
4Q5c' struct result_1
Sp^jC
Xu {
d}_%xkC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u|uPvbM } ;
\<4Hp_2? KvfZj 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
q+}Er*r XbL\l template < typename T >
+Rb0:r>kU struct ref
p@bcf5' {
+oe%bk|A typedef T & reference;
Ceco^Mw } ;
(v$$`zh template < typename T >
Lyj0$wbH` struct ref < T &>
L!V6Rfy {
Q^z&;%q1 typedef T & reference;
Fu6~8uDV{{ } ;
~f:jI1(} ECF \/12 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-+w^"RBV K3($,aB} template < typename T >
LAfv1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
KD)+&69 {
X__>r ?oJ return l(t) = r(t);
-L)b;0% }
b+qdl`Vd 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。
m_n*_tX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/vG)n9Rc FZW:dsm 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
{^qp~0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L4C_qb k;: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0nV|(M0lu? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{Y#$ 最后的布局是:
U)g27*7 Add
4:S?m(ah/ / \
JSOgq/\ Divide 5
F"*.Qq / \
3~&h9#7Ke _1 3
,F)9{ <r] 似乎一切都解决了?不。
_>"f&nbO 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。
c5e
wG 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。
GDMg.w4Yk 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:
$7bl,~Z I||4.YT template < typename Right >
Z?}yPsOb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a1nj}1M% Right & rt) const
DD]e0 pa {
WFBVAD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@|cfFT
W }
4v("qNw# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I/
q>c2Pw$ 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。
h72#AN 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。
MPg"n-g* 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。
ozr82 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。
3?rYt:Uf! 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?
ZXR#t?D 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:
n6f HI}9"(t} template < class Action >
uK5&HdoM class picker : public Action
RXF%A5FXh {
Pb(XR+ public :
l5R0^!t picker( const Action & act) : Action(act) {}
D'!
v9} // all the operator overloaded
S)h0@;q } ;
)GpH5N'EI ?B!=DC @?H 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。
ic4mD:-up 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:
'.mHx#?7 uuA
q\YZy/ template < typename Right >
U0Y;*_>4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
U(jZf{`Mz {
\~:Uj~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:+m8~n$/ }
wCwJ#-z.= +?!x;qS^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.1&~@e%=- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ba-J-G@YW xp4w9.X5( template < typename T > struct picker_maker
lOc!KZHUp {
5:o$]LkOWC typedef picker < constant_t < T > > result;
EM.7,;|N } ;
.|pyloL. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hLZ<h7: {
*XCid_{( typedef picker < T > result;
Gw0_M& } ;
6U`<+[K7 :RH0.5) 下面总的结构就有了:
z`^DQ8+\j 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。
5yHarC 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。
P a{)@xT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nS53mLU) 至此链式操作完美实现。
7HpfHqJ7 )<kId4E 0x-58i0 七. 问题3
[CBhipoc 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。
Gg\805L@ Kc>C$}/}$ template < typename T1, typename T2 >
y~w -z4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vtv^l3 {
/%#LA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z]1=nSv }
%SwN/rna scffWqEo 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:
:< )"G& v[aFSXGj) template < typename T1, typename T2 >
Z=B6fu* struct result_2
q\B048~KK {
vBMuV pzO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>#q2KXh } ;
GAZw4dz nZfU:N 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?
<O5r| 这个差事就留给了holder自己。
a^vXwY X_7cwPY Tr^Egw] template < int Order >
;>eD`Wh class holder;
tA?cHDp4E template <>
PP{CK4 class holder < 1 >
y U-^w^4 {
"!9hcv-; public :
!Od?69W, $ template < typename T >
\k#|[d5W struct result_1
92@/8,[ {
P <$)v5f typedef T & result;
ndSM*Fq } ;
6z/ct|n template < typename T1, typename T2 >
Zy}Qc")Z struct result_2
8sDbvVh1F {
-:hiLZJ7- typedef T1 & result;
_h%
:Tu } ;
d 6$,iw@>^ template < typename T >
\(nb
>K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jm-J_o;}z6 {
fZ9EE3 return (T & )r;
-+'fn$ }
%:v59:i} template < typename T1, typename T2 >
}Htnhom0n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0{ZYYB&"~J {
B! `Dj,_ return (T1 & )r1;
4Y):d!'b }
v^Eg ,&( } ;
%idn7STJ} cTA8F"UGD template <>
I)xB I~x class holder < 2 >
Mp *S +Plp {
Ywj=6 +; public :
>m}U|#;W template < typename T >
Q9(J$_: struct result_1
bYuQ"K
A$ {
HF9\SVR
B typedef T & result;
}Yi)r*LI3 } ;
6GxQ< template < typename T1, typename T2 >
AN!MFsk struct result_2
S?X2MX {
hEO#uAR^Z typedef T2 & result;
y8Q96zi } ;
59?@55 template < typename T >
?[$=5? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2?",2x09 {
2v!ucd} return (T & )r;
<@BzF0 }
hjuzVOE|W template < typename T1, typename T2 >
8+m[ %5lu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u/Os {
MA:2]l3e return (T2 & )r2;
qz|`\^ }
rsbdDTy } ;
'64&'.{#>r &cjE+ ?)B"\#`t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?e? mg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oDyrf"dl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ya81z4? cJEOwAN return l(i, j) = r(i, j);
^*;{Uj+O~Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DVu_KT[H d !i0jk,[B= return ( int & )i;
~|j :xM(i return ( int & )j;
t@GPB]3[ 最后执行i = j;
GCxtW FXH 可见,参数被正确的选择了。
m6%csh-N1 {HV$hU+_)Q 9/lCW O[p;IG` KRS_6G],{ 八. 中期总结
zj!&12w%3 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:
}*!7
Vrep 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[OI&_WIw 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?Rc+H;x=f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^*7~ Wxk5 JPS7L} Kv zu<8% Q AJX7 o C]tEXJ SrV+Ox 九. 简化
RjO9E.nm 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。
ZeD""vJRY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|Rr^K5hmD 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:
o.tCw\M$g 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
KKm0@Y +-*/&|^等
!XjvvX"j 2. 返回引用。
kl.)A-6V =,各种复合赋值等
M\wIpRD, 3. 返回固定类型。
RUTlwTdv 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0NLoqq 4. 原样返回。
0G/VbS operator,
#C?T 5. 返回解引用的类型。
[/#c9RA operator*(单目)
i2{xW`AcUh 6. 返回地址。
%?^T^P operator&(单目)
$tyF(RybG 7. 下表访问返回类型。
KWU
~QAc operator[]
9Vx2VjK2' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
M.K-)r, operator<<和operator>>
jB]tq2i gWp\?La 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。
7%Zl^c>q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
daT[2M Sf>R7.lpP template < typename Left >
6JWCB9$4 struct value_return
iw<#V&([J {
U^4
/rbQ template < typename T >
Dm/# \y3 struct result_1
#n^P[Zw {
66<3zadJZU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.3Nd[+[ } ;
UhCE.#
U @Md%gEh;& template < typename T1, typename T2 >
{aI8p}T struct result_2
"}UJ~ j). {
ODK$G
[- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^4^1)' % } ;
8~?3: IZ } ;
u-Pa:wm0- THirh6 ;crQ7}k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ud K)F$7 I0 a,mO;m 下面我们来剥离functor中的operator()
d3h2$EDD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ev;HV}G FL!W oTB return l(t) op r(t)
$X_JUzb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Uw^`_\si return op l(t)
LRBcW;.Su return op l(t1, t2)
>*H>'O4 return l(t) op
<}-[9fW return l(t1, t2) op
|du@iA]dP return l(t)[r(t)]
UKp- *YukT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W
HO;;j z]ZhvH7- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7''l\3mIn 单目: return f(l(t), r(t));
\B"5 Kp< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
iph>"b$D 双目: return f(l(t));
98h,VuKVaB return f(l(t1, t2));
%pgie"k 下面就是f的实现,以operator/为例
!)RND 6. Eq^k @ struct meta_divide
v!?bEM3D {
<b>@'\w9 template < typename T1, typename T2 >
'M185wDdAl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?-0k3 {
AEx
I! return t1 / t2;
r
H;@N }
j?%^N\9 } ;
w\k|^ fv_}7t7 这个工作可以让宏来做:
/%|JP{ |WH'aGG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3}=r.\]U template < typename T1, typename T2 > \
e> ~g!S}G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*T
j(IN 以后可以直接用
!TY9\8JzV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GqumH/; 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
zF6R\w (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。。。)
S-{[3$ =3OK3| Vrn. #d 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
u
Jy1 vI ;]zV ?9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zvV<0 Z class unary_op : public Rettype
eqbQ,, & {
\MBbZB9@ Left l;
ST$~l7p public :
{Q],rv|; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rx2?y3pv 3/c3e{,! template < typename T >
|{W4JFKJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G2
A#&86J{ {
+v.uP [H return FuncType::execute(l(t));
"%fh`4y3\ }
ws8@yr<R /jl{~R#1 template < typename T1, typename T2 >
nZZNx
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V/|).YG2 {
Fj Rt' return FuncType::execute(l(t1, t2));
~hK7(K }
\7rAQ[\#V } ;
~C[p}MED +UbSqp1BS *69{#qN 同样还可以申明一个binary_op
ZrY#B8 oSVo~F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,/0Q($oz class binary_op : public Rettype
Qn=3b:S- {
t8X$M;$ Left l;
;pe1tp Right r;
yg({g
" public :
;fomc< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DUH\/<^g 9R_2>BDn template < typename T >
]xGo[:k|E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ycYT1Sg8 {
_vOV(#q2a return FuncType::execute(l(t), r(t));
;:<z hO }
dRwOt AI
KLJvte template < typename T1, typename T2 >
!ieMhJ5r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eC%uu {
,TeJx+z^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
x_za
R}WI }
kk|7{83O } ;
OAigq6[, t][U`1>i ]vj.s/F~ 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
K:!){a[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'Br:f_} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R&oC9< 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。
Y~I$goT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}YV,uJH[ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5x$/.U
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\YUl$d0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
l^`& Tnzv 下面是修改过的unary_op
"53'FRj_\ t<~WDI|AN template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j
/d?c5 class unary_op
m7<HK,d {
j^4KczJl Left l;
un*Ptc2% 8H2zMIB public :
g%C!)UbT 2Y~UeJ_\Lq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kg,t[Jl @|I:A template < typename T >
jM<=>P struct result_1
bx!uHL= {
48}L!m @ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L >*
F8|g } ;
T6/d[SH> +f5|qbX/\ template < typename T1, typename T2 >
f/1soGA struct result_2
0 QzUcr)3+ {
@B.;V=8wJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3K{XT), } ;
g(X-]/C{ j@w+>h template < typename T1, typename T2 >
:eK(9o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`/|S.a#g {
Kmk}Yz return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8}B*a;d }
2/*F}w/ ?nVwT[ template < typename T >
iCz0T, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7z.(pg= {
/KL;%:7 return OpClass::execute(lt(t));
^*6So3 }
]'L#'"@ {"^LUw8fd } ;
Z`FEB0$ Lg;b17 `5HFRgL`. 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
N }$$<i2o 好啦,现在才真正完美了。
tEU}?k+:j) 现在在picker里面就可以这么添加了:
E?VPCx L9lN AiOH template < typename Right >
Ffvv8x picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
v jTs[eq> {
\+?>KpE,b return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J
8!D."'Q0 }
2s^9q9NS" 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。
.Lwp`{F/ +*W9*gl #!A'6SgbkM :,<G6"i `[OJ)tHE 十. bind
Sckt gp8 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。
&-S;.} 先来分析一下一段例子
O#}d!}SIp T[~8u9/ g6s&nH`Z2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
!!{!T;)l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{r.KY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
d`XC._%^J 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。
B%]yLJ 我们来写个简单的。
#5Q?Q~E@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=XRTeIZ 对于函数对象类的版本:
tom1u>1n -a[[1 template < typename Func >
m'!smSx8 struct functor_trait
|9fvj6?Y {
B}:/2?gQ typedef typename Func::result_type result_type;
?k|}\l[X1 } ;
3d1$w 对于无参数函数的版本:
=7e|e6 %2S+G?$M? template < typename Ret >
~.:9~(2; struct functor_trait < Ret ( * )() >
`<?{%ja {
Fm{/&U^ typedef Ret result_type;
eU*0;# } ;
9<" .1 对于单参数函数的版本:
Dc1tND$X3g MV(Sb:RZ template < typename Ret, typename V1 >
#NvL@bH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y , {
Mnv2tnU] typedef Ret result_type;
Yn~N;VUA } ;
Au=9<WB%H 对于双参数函数的版本:
bG|aQ2HW ~xp(k template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G*`H2-, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
QE#Ar8tU {
hoLQuh%2% typedef Ret result_type;
Uo~-^w} } ;
nt5x[xa 等等。。。
cn3F3@_"\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xn&$qLB YF4?3K0F:k template < typename Func >
|e%o struct func_return
_MI8P/ {
+H4H$H template < typename T >
2omKP,9,2 struct result_1
Sc?UjEs {
Cj +{%^# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#Bih=A
# } ;
$;V?xZm[ a*D])Lu[ template < typename T1, typename T2 >
2VZdtz struct result_2
Ch;wvoy {
j-CSf(qIj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f6*6 *= } ;
%77X/%.Y } ;
!Z}d^$ 45qSt2 GdlzpBl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2X)n.%4g$; J?1U'/Wx2 template < typename Func, typename aPicker >
KT9!R class binder_1
W74Y.zQ {
H?a1XEY/ Func fn;
`Vf k.OP aPicker pk;
en?J#fz public :
"dItv#<:} e{}oQK template < typename T >
vUNmN2pRJ struct result_1
JK/VIu&! {
T!F0_< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2x<A7l)6 } ;
knS(\51A V:Lq>rs#
template < typename T1, typename T2 >
~M!9E]) struct result_2
+!F+mV9 {
~TvKMW6/# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4]P5k6nV } ;
MKPw;@- <5t2 +D]]} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v|K'M,E p "Cxe template < typename T >
q[
-YXO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WW&agr {
v&]k8Hc- return fn(pk(t));
oWP3Y. }
= 9K5f#;e template < typename T1, typename T2 >
=uil3:,[S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0hB9D{`,{ {
z=[?&X]O9b return fn(pk(t1, t2));
5?=haGn }
,g~Iup } ;
/T\'&s3D+ ">|G^@|:A )&F]j 一目了然不是么?
Q8GI;`Rb 最后实现bind
62D UF z^z,_?q; \|f3\4;! template < typename Func, typename aPicker >
!$Whftg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nb|KIW {
:+?w> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y8e'weK }
0vjlSHS;`.
A}l+BIt 2个以上参数的bind可以同理实现。
fP>~ @^ 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。
5fjL ];
Z[V 十一. phoenix
HD~o]l=H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g)`;m%DG6 G4jyi&] for_each(v.begin(), v.end(),
sogdM{tz\ (
3X:)r< do_
F~Sw-b kSf [
3bBCA9^se cout << _1 << " , "
O]cuJp ]
w'Vm'zo .while_( -- _1),
3k_bhK zI cout << var( " \n " )
+LhV4@zC )
I3^}$#> );
S-2@:E A9;!\Wo 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S9kA69O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
yLgv<%8f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-
U Elu4n& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
nmWo:ox4;( Em]2K: C;\R
62' template < typename Cond, typename Actor >
MG-#p8 class do_while
`)TuZP_) {
>`=9So_J Cond cd;
,vcd>"PK Actor act;
pZ)N,O3 public :
t$EL3U/( template < typename T >
,TlYQ/j%h struct result_1
aQHB {
E@/*eJ typedef int result_type;
PdqyNn= } ;
S.R|Bwj}(Y k{C03=xk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;)23@6{R% z]HaE|j}S template < typename T >
wO&+Bb\= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Id^)WEK4 {
%Xe 74C" do
xU;/LJ6 {
$nqVE{ksV act(t);
MG:eI?G/' }
RMs+pN<5 while (cd(t));
+5"Pm]oRbx return 0 ;
:6jh*,OHZl }
U28frRa } ;
a\B'Qe+ nduUuCIY. w&x$RP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^i!I0Q2yd 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。
,FL*Z9wA 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。
Mhu|S)hn 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。
|ngv{g 下面就是产生这个functor的类:
jidRh}>a= ^4Tf6Fw# x5R|,bY template < typename Actor >
88On{Kk.v class do_while_actor
Jd28/X5& {
%[x
PyqX Actor act;
Gz:ell$ public :
."Q}2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s"~3.J -"6Z@8= template < typename Cond >
+1nzyD_E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a FL;E } ;
1#KBf[0 zs.@=Z" &3 *#h 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t"?)x&dS 最后,是那个do_
dWP<,Z> M{g.x4M@W }H:wgy` class do_while_invoker
U+,RP$r@ {
Sq]QRI/ public :
2
ZyO template < typename Actor >
"V`5 $ur do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
dP?QPky{9 {
D2I|Z return do_while_actor < Actor > (act);
QzxEkTc; }
JnLF61 } do_;
1E=E ?$9sg O9rA3qv
B 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
S0`u!l89( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
1Gy
[^ 最后来说说怎么处理break和continue
06z+xxCo 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。
W3jwc{lj 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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