一. 什么是Lambda
vb 1@yQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
" 96yp4v@ 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,
]<(]u#g_d |Fm6#1A@ !Fo*e g4`Kp;}&' class filler
[,n c {
@`tXKP$so public :
y@2epY?{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
alh >"9~! } ;
o1&:ry 7Dnp'*H (,^*So/ 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:
-jgysBw+Xb q~CA0AR +^*iZ6{+7 j!7`] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(~zd6C1. @(P=Eh [I4ege> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z_\C*^ Kp+CH7I* go+Q~NV 8Ll[ fJZA 二. 战前分析
7+x? "4 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。
=rdY
@ 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
e h,~^x5 |ZodlYF BpX6aAx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?+T^O?r|O /* --------------------------------------------- */
0$7.g!h? vector < int *> vp( 10 );
Y+K|1r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%OgS^_tu /* --------------------------------------------- */
Bgmn2- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R/"x}B1d /* --------------------------------------------- */
]|<w\\^A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z|RY2P>E /* --------------------------------------------- */
iH^z:%dP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&3J@BMYp /* --------------------------------------------- */
R |KD&!~Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zhY+x<- /?';
nGq ie-vqLc !n6wWl 看了之后,我们可以思考一些问题:
qRbf2; 1._1, _2是什么?
RpLE
02U 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。
(H+'X}1
2._1 = 1是在做什么?
$%VuSrZ& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#07g d#j4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I(=V}s2 9'hv%A:\3 %LYnxo7#C 三. 动工
A)ipFB
6K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!bV5Sr^ Q]p(u\* tE7[Smzuf / g 2b template < typename T >
V`@>MOw^d class assignment
r H ~" 4 {
.5 T value;
FZ8b7nJ)4m public :
9P{;HusNw assignment( const T & v) : value(v) {}
+MmHu6"1 template < typename T2 >
;2Q~0a| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O#Wh
TDF" } ;
C!7>1I~5 x`6<m!d` ,]T2$?| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
a'\o7_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,-z9 #t GRY2?'` >ooZj9:' ul*Qt} class holder
p<:!)kt {
fw[y+Bi&
? public :
2U-3Q]/I} template < typename T >
I[n^{8gz assignment < T > operator = ( const T & t) const
w|Nz_3tI {
\}]!)}G return assignment < T > (t);
t'ZWc\ }
DfKr[cqLM } ;
SB)5@
nmS hdVdcnM Qqlup 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:
_/O25% l @]ao"ui@/ static holder _1;
a+Ac[> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'R_g">B. rl0< Ls for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
T*KMksjxm` 而不用手动写一个函数对象。
FHV-BuH5 Q~T$N 9*a=iL*Nw h9eMcCU 四. 问题分析
4rrSb* 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
o*J3C> 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
) Yd?m0m* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
aE2.L;Tk? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
50={%R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,{c?ym w? 73){K?R 五. 问题1:一致性
,TFIG^Dvq 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
AF%@VLf 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tPF.r f&
CBU struct holder
|iwP:C^\mJ {
_]:z \TDn //
#_u~/jhX template < typename T >
Hhh0T>gi T & operator ()( const T & r) const
KRA/MQ^7~U {
_F`lq_C return (T & )r;
rOVVL%@QqJ }
[ 1u-Q%?# } ;
Gn&4V}F !@v7Zu43, 这样的话assignment也必须相应改动:
@mfEKU! /gG"v5] template < typename Left, typename Right >
)-._FOZ6 class assignment
=&:Y6XP {
Ywwu0.H< Left l;
' <=+;q Right r;
?5{>;#0Z public :
yNbjoFM.i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cMOyo<F#^= template < typename T2 >
LSRk7'0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o !U
6? } ;
}B1!gz$YNO ,l)^Ft`5 同时,holder的operator=也需要改动:
1.6:# UNBH template < typename T >
mrjswF27$o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V=*wKuB {
<Sr return assignment < holder, T > ( * this , t);
[)TRTxFb }
.Fp4:
e N}t
2Nu- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
\7'+h5a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0ik7v<: 9_5ow return l(rhs) = r;
|/)${*a4n 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。
:n-]>Q>5=k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s']Bx= q0zr
E5 template < typename Tp >
sjV!5Z class constant_t
5wDg'X]>V {
XD2v*l|Po const Tp t;
Kuu *&u public :
AQwdw>I-FX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$F5 b template < typename T >
Nb'''W-iu const Tp & operator ()( const T & r) const
]'=)2
.} {
W}mn}gTQ return t;
>: g3k }
6l:qD` _ } ;
D-._z:_ io8'g3< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
] &Rx@&e* 下面就可以修改holder的operator=了
u@cYw:-C #*UN >X template < typename T >
Rw0qcM\>| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|3KLk ?2 {
^0\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y<%@s}zc }
UWo]s. pz.JWCU1 同时也要修改assignment的operator()
JAem0jPC8 yL-YzF2 template < typename T2 >
G\+L~t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
y#z 现在代码看起来就很一致了。
ElW~48 1^}[&ar 六. 问题2:链式操作
b?lD(fa& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@X;!92i 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/k,-P 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
kZGRxp9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Tq[kl'_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0i\M,TNf* -^hWM}F template < typename T >
EZ`te0[ struct result_1
I$Op:P6.E {
Zm_UR*" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8&qZ0GLaT } ;
?q{,R" LQRQA[^ 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:
7 *`h/ GQUe!G9 template < typename T >
(Fhs" struct ref
WGZ9B^A {
jYmR typedef T & reference;
%|q>pin2 } ;
sl`s_$J template < typename T >
~ls[Sl@ struct ref < T &>
g'n7T|h
~ {
S p;G'*g typedef T & reference;
1e{IC= } ;
b((M)Gz {CGUL|y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2Ay*kmW tnN.:%mZ template < typename T >
nz=GlO'[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q(.sq12<<W {
3 09hn return l(t) = r(t);
I%j|D#qY:T }
i/`m`qdg 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。
Vy Xhl; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
fY51:0{ &;[Io 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
gv-xm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%4,O 2\0?& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pm
9"4 z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
F`XP@Xx 最后的布局是:
9CWF{" Add
zck#tht4
n / \
CR"|^{G Divide 5
d\|?-hY`[ / \
JP!~,mdS _1 3
UU;(rS/ 似乎一切都解决了?不。
r") `Ph@yp 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。
7WkB>cn 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。
:~tAUy":_* 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:
gM
u"2I5 Ybs\ES'?A template < typename Right >
>_-s8t=| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zuJ@E=7 Right & rt) const
KWowN; {
@ hiCI.?X return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/'l{E }
`(ue63AZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~obqG!2m 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。
6;\I))"[ 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。
(a.z9nqGA 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。
w[zjerH3 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。
=hC,@R>; 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?
93("oBd[s( 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:
[65`$x- p.v0D:@& template < class Action >
Q kEvw< class picker : public Action
`1$@|FgyC {
"55skmD.P public :
pN:Kdi picker( const Action & act) : Action(act) {}
F4}]b(L // all the operator overloaded
Z<1FSk,[ } ;
"U>JM@0DNm 4:$4u@ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-Ta9 pxZk 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
8dZSi LsqA**= template < typename Right >
iNtaDX|%/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JQ8fdP A {
r@h5w_9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q<[P6}. }
LrM=*Rh,O DCIxRPw Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(C-{B[Y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
r3&G)g=u y&q*maa[ template < typename T > struct picker_maker
Fq~yL!#! {
,Ys %:>? typedef picker < constant_t < T > > result;
ZRh~`yy } ;
5[k/s}g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Xx."$l {
[YF>:ydk typedef picker < T > result;
ww\CQ6/h } ;
vM*-D{ [842&5Pd? 下面总的结构就有了:
DBW[{DE 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。
WejYy| 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。
`<``8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:|V$\!o'U 至此链式操作完美实现。
Q('r<v96 `5cKA;j>b &S{RGXj_ 七. 问题3
xu/cq9 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
1an^1! R&8Iz
yM template < typename T1, typename T2 >
H[s(e56z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ck ]Do!h {
-BrMp%C return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dA@]! }
`18qbot [;4g 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
GY6`JWk .b3Qfxc> template < typename T1, typename T2 >
?*[N_'2W+ struct result_2
NPhhD&W_ {
W98i[Q9A7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?i7%x,g(Z } ;
cv-PRH#
?]|\4]zV 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
/ ;$#d}R 这个差事就留给了holder自己。
{C 6=[ iEVb"w059 x5,++7Tz template < int Order >
w k(VR class holder;
dsb `xw template <>
^=BTz9QM class holder < 1 >
63q^ $I {
]e"=$2d$ public :
f/
?_ template < typename T >
9_q#W'/X struct result_1
(Mo*^pVr {
b*;Si7- typedef T & result;
9oyE$S h] } ;
04LI]' template < typename T1, typename T2 >
Pu7_
v struct result_2
,~a QL {
[;r)9mh7 typedef T1 & result;
1t:Q_j0Ym } ;
WKts[Z template < typename T >
bZnuNYty75 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^nT/i
.#_ {
p#01gB return (T & )r;
S@jQX }
K,Ef9c/+K template < typename T1, typename T2 >
hEA<o67 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I?h)OvWd {
!^^?dRd*v return (T1 & )r1;
;;_,~pI?k }
eV2W{vuI } ;
#+:9T/*>0 %}SGl${- template <>
0ZT5bg_M class holder < 2 >
MuYk};f {
;+e}aER&9 public :
O!mvJD template < typename T >
v0
nj M struct result_1
mPOGidxix {
K{x\4 typedef T & result;
zcel|oz) } ;
V@B__`y7 template < typename T1, typename T2 >
-|J"s$yO4 struct result_2
HKU~UTRnZ {
jlkmLcpf typedef T2 & result;
3p39`"~ } ;
0C =3dnp6 template < typename T >
v/Py"hQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1{r3#MVL {
-(~.6WnhS return (T & )r;
[="e
ziM{ }
h hG4-HD template < typename T1, typename T2 >
J4QXz[dG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
931bA&SL=/ {
aH 4c02s$ return (T2 & )r2;
E[2m&3& }
N^#ZJoR } ;
M}`B{]lLz 98j>1"8 ~T ]m>A! 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> >。
88VZR&v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$}<PL}+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E.r>7`E /,89p&h return l(i, j) = r(i, j);
1%EBd%`# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xe#FUS
3 yyoqX"v[ return ( int & )i;
{J{+FFsr( return ( int & )j;
I
CZ4A{I 最后执行i = j;
VYu~26Zr 可见,参数被正确的选择了。
XF P atd UM!ENI| VbJiZw(aR ~o82uw? ~c8?>oN( 八. 中期总结
@E^~$-J5j 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:
~;QvWS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z8jk[5z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`{eyvW[Ks 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SHvq.lYJ Wl;.%.]> u\E?Y[1 Usr@uI#{J TkE 8D
n ST2.:v;lb 九. 简化
@Py/K / 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。
Ager$uC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E4gYemuN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
{G|,\O1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[DJ flCR& +-*/&|^等
s8QMewU 2. 返回引用。
D;oe2E{I =,各种复合赋值等
@.osJ}FxA 3. 返回固定类型。
!(mjyr 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
wAX1l*` 4. 原样返回。
O#x*iI% operator,
3 j!3E 5. 返回解引用的类型。
}XZ'v_Ti operator*(单目)
iDN;m`a 6. 返回地址。
m$`RcwO operator&(单目)
6Se?sHC> 7. 下表访问返回类型。
fXXr+Mor operator[]
a#^B2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sJ#4(r` operator<<和operator>>
/|r^W\DV&x {_b%/eR1 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。
^g*pGrl# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4oK?-|=? .clP#r{U template < typename Left >
guX
9} struct value_return
W@ T~ly;e* {
9!f/aI template < typename T >
uG?_< mun struct result_1
$u7;TW6QD {
w ihH?~] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r^h4z`:L } ;
x N=i]~ ]Gpxhg template < typename T1, typename T2 >
Yb:\a/ y struct result_2
P#pn*L*"T {
E>&n.% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%dJX-sm@ } ;
7x#Ckep:I } ;
gG
uZ8:f 09dK0H3( m/v9!'cMI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/4t j3B,
gfX\CSGy 下面我们来剥离functor中的operator()
[!!o-9b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
O>SLOWgha x6(~;J return l(t) op r(t)
t]>Lh>G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&Q+Ln,(&L return op l(t)
tDSJpW'd return op l(t1, t2)
(]b!{kS return l(t) op
=fu
:@+ return l(t1, t2) op
wyp|qIS; return l(t)[r(t)]
)u3 Zm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.9R
[*< .nG#co"r}3 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
z)'M k[ 单目: return f(l(t), r(t));
n_$
:7J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
el2bd
: 双目: return f(l(t));
dOqOw M.y return f(l(t1, t2));
Fp@TCPe# 下面就是f的实现,以operator/为例
6^uq?
T^:UBjK6t{ struct meta_divide
&f!z1d-qg? {
bx<RV7>0 template < typename T1, typename T2 >
%T X@I$Ba static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g$HwxA9Gp/ {
.}'qUPNR return t1 / t2;
&F\? }
Em?d*z } ;
JXCCTUO ~3WM5 fv 这个工作可以让宏来做:
8dV=[+ /<E5"Mm% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ge,;8N88 template < typename T1, typename T2 > \
*4_jA]( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!xP8#|1 以后可以直接用
5Ycco,x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u1t%(_h 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
$SM#< @ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
O?U'!o= XID<(HBA"! |3F02 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A6GE,FhsG cU ?0(z7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M(jgd class unary_op : public Rettype
GN-mrQo {
fNb`X Left l;
,$;yY)x7U public :
,
FhekaA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'6Ay&A3N] CF+_/s#j^ template < typename T >
350_CN, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u`y><w4i {
[!} :KD2yX return FuncType::execute(l(t));
/TZOJE(2j
}
NLS%S q /3eKN template < typename T1, typename T2 >
8CnRi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
an4GSL {
@7n/Q( return FuncType::execute(l(t1, t2));
@kk4]:,w }
ojQI7 Uhw } ;
H,+I2tEs H2Z1TIh ]?3un!o3o 同样还可以申明一个binary_op
zXv3:uRp. e_s&L,ze template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?47@o1 class binary_op : public Rettype
Vnx,5E& {
?"zY"*>4 Left l;
RQ'exc2x0 Right r;
6:q"l\n> public :
h.-@ F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~.A)bp 5O~HWBX. template < typename T >
Mr?Xp(.}G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
43={Xy {
T^T[$26 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Y|8:;u' }
BhM'@g* nA
P.^_K template < typename T1, typename T2 >
t]$P 1*I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Eq$&qV-?( {
w4W_iaU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
vz^<YZMu }
q-]`CW]n } ;
*H?!;u=8 Gp4A.\7 N5]0/,I} 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
p3]_}Y
D[# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#+$G=pS'v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?*?RP)V 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。
8>X d2X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dDm):Z*`b 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。。。
)\6&12rj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Cl^\OZN\= 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)
0{dz5gUde 下面是修改过的unary_op
)K,F]fc+O H2
$GIY template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%Eb%V ($ class unary_op
i/~1F_ {
S}$r>[t Left l;
ua5OGx Kv.>Vf.T}_ public :
.so[I jy giG&H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=+-Yxh|* jeGj<m template < typename T >
]wKz E4Z/ struct result_1
"I=\[l8t {
t5'V6nv typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J9\a{c;. } ;
9cEv&3 F>]m 3( template < typename T1, typename T2 >
Mk=mT3=# struct result_2
%g1,Nk {
^
<Pq,u%k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YnxRg } ;
n|b5? 3 ,y+$cM( template < typename T1, typename T2 >
:JfE QIN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DXa=|T {
D\[h:8k return OpClass::execute(lt(t1, t2));
% ]I ZLJ }
&^}6
9 |1ST=O7.LH template < typename T >
+)j1.X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U$
F{nZ1 {
'@jXbN return OpClass::execute(lt(t));
+hE(Ra# }
hSFn8mpXT ax{ ;:fW } ;
Y$Q|J4z y`$Q\}fS FBpH21|/y 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
Ma8_:7`>O 好啦,现在才真正完美了。
z]2]XTmWs 现在在picker里面就可以这么添加了:
i&vaeP25) v.:3"<ur} template < typename Right >
TQ`Rk;0R picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LJOr!rWi {
UTf9S>HS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#]#sGmW/L }
]S(%[| 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。
/[ 6j)HIS jS+AGE?5e s/7 A7![ d3W0-INL #
eCjn 十. bind
*P 3V 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。
`ORECg) 先来分析一下一段例子
e"'#\tSG zGc:
@z n+BJxu? int foo( int x, int y) { return x - y;}
3/b;7\M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+,yK;^b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zoDH` h_ 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。
yuDZ~0]R 我们来写个简单的。
>~`r:0', 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
I
j$lDJS 对于函数对象类的版本:
,_X/Gb6) 59zENUYl template < typename Func >
zH>hx5,k'X struct functor_trait
@#P,d5^G
{
vjQb%/LWl typedef typename Func::result_type result_type;
?Q-h n:F) } ;
mk3_ 对于无参数函数的版本:
/;tPNp{!dw wWSdTLX template < typename Ret >
K{ \;2M struct functor_trait < Ret ( * )() >
`E!N9qI?t$ {
u~3%bJ] typedef Ret result_type;
vk>b#%1{ } ;
~}!3G 对于单参数函数的版本:
?[&2o| u$D*tqxG template < typename Ret, typename V1 >
(u]N struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`u.t[ {
O/.Uh`T`6 typedef Ret result_type;
*dvDap|8W } ;
8[|UgI,>z 对于双参数函数的版本:
RGn!{= Z0`T\ay template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DhX#E& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,o^y`l {
{tThy# typedef Ret result_type;
52.>+GC } ;
S.Z9$k% 等等。。。
M[ z)6. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,^gyH
\ R |f~>JUF template < typename Func >
qim
'dp: struct func_return
7T"XPV|W6 {
rU;RGz6} template < typename T >
r1<F struct result_1
avy"r$v_& {
Ja SI^go typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^/5XZ} * } ;
#/NS&_Ge0s ,ZQZ}`x( template < typename T1, typename T2 >
ATy*^sc&" struct result_2
<BSc* 9Q {
P_c,BlfGMH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oW^*l#v } ;
gORJWQv } ;
\`ZW* EtPI ]r3Kg12Mi S}f?.7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V97,1` [w\9as/ E template < typename Func, typename aPicker >
mKT>,M class binder_1
p-%|P]& {
}gkM^*$:% Func fn;
6G}+gqbX aPicker pk;
DfV~!bY public :
oG7q_4+& wBQF~WY template < typename T >
* ,v|y6 struct result_1
jqH3J2L {
`]LSbS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{QbvR*gv } ;
4CQ"8k(S" T~fmk
f$ template < typename T1, typename T2 >
%+ FG ,d struct result_2
.>wv\i[p {
=?h~.lo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7 Sa1;%R } ;
}|B=h \m=?xb8
f binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}Z
TGi,Pc bln/1iS template < typename T >
N)S!7%ne typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P ]i
=r] i {
QRLJ_W^&u return fn(pk(t));
(_r EAEo }
ubu?S%` template < typename T1, typename T2 >
hUz[uyt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>K# ,cxY {
!;6Jng% return fn(pk(t1, t2));
OG3/-K 8R }
GHF_R,7 } ;
`.#@@5e cL8#S>>u. 5efxEt>U 一目了然不是么?
51#"3S 最后实现bind
I
_i6-<c.Q hF3&i=;. V@d)?T template < typename Func, typename aPicker >
55t\B ms{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`]$?uQ {
mL~z~w*s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3`HnLD/ }
nK3k]gLc{ ==/n(LBD 2个以上参数的bind可以同理实现。
0aR,H[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。
,}xbAA# BpO9As 1um 十一. phoenix
1\dn1Hh Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/,5Z-Z*wq }a&mY^ for_each(v.begin(), v.end(),
kW6%32 (
:L0/V~D do_
kllQca|$4 [
4c~>ci,N?( cout << _1 << " , "
[ neXFp}S ]
+TeFt5[)h .while_( -- _1),
,pq{& A cout << var( " \n " )
:9l51oE7 )
ovf/;Q/} );
K:yr-#(P/ lf>nbvp 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=A[5=
k> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
__p_8P operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*i$ePVU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F5gObIJtuY v7trr W} K&A;Z>l,v5 template < typename Cond, typename Actor >
(L6Cy%KgV class do_while
h3u1K>R) {
t~K%.|'0 Cond cd;
RE46k`44 Actor act;
Aj"7q public :
oB c@]T5> template < typename T >
!)Ni dG struct result_1
s[3fqdLP& {
Az*KsY{/r typedef int result_type;
%4>x!{jwV } ;
){Mu~P SKXBrD=- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x.DzViP/ ro| vh\y template < typename T >
I#A2)V0P) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(!K+P[g {
X=p"5hhfn do
c^I0y! {
P-z`c\Rt act(t);
!FG%2L4?,5 }
]j.k?P$U} while (cd(t));
K <`>O,
F return 0 ;
S0@T0y# }
LZ~`29qw( } ;
~o15#Pfn/ T|'&K:[TJ l\q}
|o 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)ctr"&- 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。
>w'$1tc?+F 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
%l9$a`& 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。
7
Yv!N 下面就是产生这个functor的类:
mv
Ov<x;l ~I_owCVZ 8<PKKDgbfd template < typename Actor >
mVH,HqsXa class do_while_actor
H:oQ {
SX+RBVZU Actor act;
cqL(^R. public :
)r!e2zc=Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V7<eQ0;m
;[5r7
jHU template < typename Cond >
k
'zat3#f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,-#GX{! } ;
`<vxG4=62\ we]>(| o42`z>~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Pern*x9$ 最后,是那个do_
{sc[RRN~C a1x7~)z>zi Z[IM<S9lz class do_while_invoker
e6P[c=m
# {
Rl@$xP public :
-zC]^Ho@ template < typename Actor >
hLuJWjCV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yFeeG3n3 {
$p6N|p return do_while_actor < Actor > (act);
Q-('5a19J }
:1<~}*B@{ } do_;
M9"Sgb`g ;L6Xs_L~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L$JI43HZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.9 kyrlm 最后来说说怎么处理break和continue
h[U7!aM 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。
j@P5(3r 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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