一. 什么是Lambda
` #0:gEo 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1> ?M>vK 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,
n>z9K') IZf{nQ[0 >[f?vrz hy1oq7F(Q class filler
'I|v[G$l {
j\yjc/m public :
H;is/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$L`d&$Vh } ;
'JtBZFq P-[-pi@ /|w6:;$;mn 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
`6;?9NI e
v}S+!|U + SzU RIR\']WN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
uuEV_ "X 6dQ-HI*Y# a9e>iU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2B1q*`6R je\Ph5 " 85= )lu
rCEyQ)R_} 二. 战前分析
!"AvY y9 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
m~BAyk^jo3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
TJd)K$O> .D~;u-%|F 8bGd} ( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Mc
lkEfn /* --------------------------------------------- */
W_293["lS vector < int *> vp( 10 );
R>|{N9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ng&%o /* --------------------------------------------- */
-
nm"of\o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2YL?,uLS /* --------------------------------------------- */
4(n-_BS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&$BjV{,/zc /* --------------------------------------------- */
1y&\5kB for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>dXGee>'M /* --------------------------------------------- */
bG"~"ipn% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+.8
\p5 > tS'Q`R d7^}tM E)&I@m 看了之后,我们可以思考一些问题:
iO{hA 1._1, _2是什么?
'ycJMYP8 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Ep_HcX` 2._1 = 1是在做什么?
,u=`uD 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
p>,|50| Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
YpHg&|Fr @)+AaC#- gk4;>} 三. 动工
7O2/z:$f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8LJ8
}%* &,vcJ{. ,oe < u]wZQl#- template < typename T >
T wB}l class assignment
nUr5Qn? {
8$cLG*=h4 T value;
CZe ]kXNv public :
)CYGQMK assignment( const T & v) : value(v) {}
;1W6G=m template < typename T2 >
<V'@ks% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L- iy } ;
qx(xvU9 h
f)?1z4 ? V1*cVD6i 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
bRDYGuC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G5_=H,Vmd umfD>" ^I ~D+bh~ 1nM
#kJ" class holder
ldcqe$7, {
68|E9^`l public :
;}WeTA_-[ template < typename T >
mUC)gA/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
PQt")[ {
uC vj! return assignment < T > (t);
"!P3R1;% }
%`r$g[<G } ;
5pG}Yk_(x tFn)aa~L n8 0?N}
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:
JG.y,<xW gaxsv[W>^ static holder _1;
+^ac'Y)A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
P:S .~Jq A 'be8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@s&71a 而不用手动写一个函数对象。
Q} JOU XW H5d-
QZwNw;$k* hag$GX'2k 四. 问题分析
c]-<vkpV 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。
\7eUw,~Q> 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。
,t744k') 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
539>WyG5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Es`Px_k 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s)t@ol ~Cttzn]pR 五. 问题1:一致性
(x|T+c"bAX 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?|
`hm-.@f,9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?<,l3pwqa A2FYBM`Q&D struct holder
}K>d+6qk5 {
\K{
z //
iMh#TUlQEQ template < typename T >
tjS@meT T & operator ()( const T & r) const
i"FtcP^ {
zk+9'r`-D return (T & )r;
P; no? }
,ng Cv;s } ;
S?LQu 2.y-48Nz 这样的话assignment也必须相应改动:
dQX6(Jj :=V[7n]) template < typename Left, typename Right >
nF:4}qy\ class assignment
4@gG<QJW {
U>SShpmZA Left l;
Vt~{Gu-Y Right r;
Pm?KI<TH~ public :
(E3b\lST assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B mb0cFQ template < typename T2 >
V &T~zh1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m7V/zne } ;
8W7J3{d I][*j 同时,holder的operator=也需要改动:
v/plpNVp> >6-`}G+| template < typename T >
?UR0:f:}oc assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}v{LRRi {
$wa{~' return assignment < holder, T > ( * this , t);
E&w7GZNt }
S13nL^=i ^DLfY-F+j 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
6|=f$a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+=h:Vb8 pllGB6X return l(rhs) = r;
d1T!+I 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。
4at?(B+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DCa^
u'f -i|}m++ template < typename Tp >
~8+ Zs class constant_t
@
q3k%$4 {
+`0k Fbx const Tp t;
M3y NAN public :
wHLLu~m\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q
i;1L
Kc template < typename T >
XT*sGM const Tp & operator ()( const T & r) const
v1JzP# {
M_f:A return t;
S hWJ72c }
^\% (,KNo } ;
N"R]Yp;j HiFUv>,u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@HC Vmg: 下面就可以修改holder的operator=了
~~P5k: I{2hfKUe` template < typename T >
Om@;J%u/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5DZ#9m/ {
gD?l-RT> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$PPi5f}HD }
Zi
i Q&;9x? e 同时也要修改assignment的operator()
b|DdG/O (t|Zn@uY template < typename T2 >
w9imKVry T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*^4"5X@ 现在代码看起来就很一致了。
n>XdU%& <lPG=Xt 六. 问题2:链式操作
JQI: sj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q;CiV 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
A)!*]o>U 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
'<<t]kK[N 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
L*+@>3mu) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ITBE|b
(ZizuHC template < typename T >
F>l]
9!P|m struct result_1
RqrdAkg {
Avc%2+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\\qZl)P_ } ;
59A}}.@?m )akoa,#%6c 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
LL!Dx%JZ 8<.Oq4ku template < typename T >
ki!0^t:9 struct ref
t*u:hex {
+6\Zj) typedef T & reference;
n\53w h@+ } ;
4VSU8tK|N] template < typename T >
Sm|6 %3 struct ref < T &>
AkV#J,
3LC {
CCx&7f typedef T & reference;
Hn"RH1Zy } ;
9A=,E& 4HlQ&2O%# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+\9NDfYIA H
<l7ZS: template < typename T >
a=2%4Wmz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
##*3bDf$-5 {
R 9\*#c return l(t) = r(t);
+<C!U' }
K%oG,-wdg 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。
D,feF9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?tbrbkx bn5 Su=] 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
25?6gu*Z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ICQKP1WFp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.q>iXE_c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Lf&kv7Wj 最后的布局是:
:o3N;*o>)0 Add
T~e.PP / \
|{ip T SH Divide 5
S1_RjMbYM / \
#6= _1 3
rILYI;'o 似乎一切都解决了?不。
lf,5w 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。
ms]sD3z/W+ 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。
7<R E_/] 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:
4r}51 N\ WsB ?C&>x template < typename Right >
U xGApK=X assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>[#f\bG> Right & rt) const
[(lW^- {
M= (u]%\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!Uo4,g6r+ }
"y}5;9#, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`c$V$/IT 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。
9.#<b|g 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。
~xFkU# 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。
QXK{bxwC 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。
W=?<<dVYD 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?
?J0y| 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:
Bzf^ivT3L 2?Vd 5xkt template < class Action >
'g\4O3&_ class picker : public Action
L4W5EO$ {
R|(a@sL public :
;$4\e)AB picker( const Action & act) : Action(act) {}
~n_HP_Kf? // all the operator overloaded
5 qA' } ;
TWTb?HP
0y\Z9+G: 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。
i%?* @uj 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:
YmG("z $`8wJf9@w template < typename Right >
(ZlU^Gw#UB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z1a7*)8P {
-9?]IIVb return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QT}tvm@PMq }
o mx= Mtx 4'WZ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~W/z96'
5 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。
o8MZiU1Xf 8Zdn, }Z template < typename T > struct picker_maker
pxi3PY? {
#'}*dy/ typedef picker < constant_t < T > > result;
:`sUt1Fw. } ;
h68 xet; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
er\|i. Y {
L~3Pm%{@A typedef picker < T > result;
0jfuBj5! } ;
4+tEFxvX& ['D]>Ot68 下面总的结构就有了:
U<XG{<2 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。
"dlVk~ 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。
x{n=;JD picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7_t'( /yu 至此链式操作完美实现。
zQ PQ E{(;@PzE fP1!)po 七. 问题3
e3\T)x&= 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。
!,PWb3S j>kqz>3 template < typename T1, typename T2 >
y();tsWqc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i
XN1I {
\=o- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wd6owr }
&^nGtW%a 9 W+*
V)tf 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:
?JUeuNs9 O6Y0XL template < typename T1, typename T2 >
j<$2hiI/?& struct result_2
l,).p {
eS!/(#T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
khd4ue$ } ;
>Q*Wi .+qpk*V\ 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?
Bbc^FHip 这个差事就留给了holder自己。
d;>QhoiL 5zJq9\)d+ KPki}'GO template < int Order >
-\MG}5?! class holder;
FI.\%x template <>
d(K+);! class holder < 1 >
v[<T]1=LRC {
O.M1@w] public :
6u%&<")4HP template < typename T >
4M T 7 `sr struct result_1
|j|rS5 {
Gw` L" typedef T & result;
gGuO } ;
.\mj4*?/ template < typename T1, typename T2 >
(<lhn struct result_2
gM]:Ma {
Y-9I3?ar typedef T1 & result;
c@Is2
9t* } ;
l-3~K-k<@ template < typename T >
TqQ[_RKg2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ort(AfW {
p<%d2@lp return (T & )r;
_0I@xQj- }
!IR6
,A\ template < typename T1, typename T2 >
@VI@fN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"M0z(NkH {
qgB_=Q#E return (T1 & )r1;
9H~n_ }
$VR{q6[0S? } ;
n+p }\msH <ZW-QN4 template <>
XP}<N&j class holder < 2 >
~M$Wd2Th {
G/W>S,( public :
atzX;@"K template < typename T >
|BYRe1l6l struct result_1
iRBfx {
7$#u typedef T & result;
;@J}}h'y } ;
(At$3b6 template < typename T1, typename T2 >
DfB7*+x{ struct result_2
5twhm {
F[MFx^sT{ typedef T2 & result;
MfkZ } ;
{)Xy%QV template < typename T >
&j6erwaT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p}P-6&k,U {
#z42C?V return (T & )r;
cb bFw }
s[ N@0 template < typename T1, typename T2 >
_Ey5n!0: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,z6~?6m {
0`H#
'/ return (T2 & )r2;
qSQ~D(tO }
1*7@BP5 } ;
kcEeFG;DQ
lRQYpc\ @nf`Gw ; 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|uDdHX8T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`u\n0=go 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M%#e1"n 2qp#N% return l(i, j) = r(i, j);
P2Y^d#jO 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n@w%Zl xD$\,{ return ( int & )i;
.C(tMF]D, return ( int & )j;
JI5Dy>u: 最后执行i = j;
X?Au/ 可见,参数被正确的选择了。
'q.!|G2U B<-Wea (.,G=\! >3bCTE ,?3G;- 八. 中期总结
K^[?O{x^B 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:
Ho%CDz
z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ts9uL5i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I:.s_8mH} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M3AXe]<eC1 Pc9H0\+Xk v0y(58Rz. 0IpmRH/ /tLVX} & ;rS{: 九. 简化
KlqY@Xt 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。
Js;h% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Mp]rUPK 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:
pJ{Y
lS{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
W>LR\]Ti@ +-*/&|^等
D,6:EV"sa 2. 返回引用。
snJ129}A =,各种复合赋值等
7o4\oRGV 3. 返回固定类型。
'<M{)? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
m kexc~l 4. 原样返回。
oU/5 a>9~ operator,
nP$9CA 5. 返回解引用的类型。
ElXFeJ%[G operator*(单目)
s @C}P 6. 返回地址。
=Sv/IXX\di operator&(单目)
YK\X+"lB 7. 下表访问返回类型。
])!*_ operator[]
/(LL3cZK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yHGADH0B operator<<和operator>>
pXUSLs (#'>(t(4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
NO3/rJ6- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j#6.Gq qb4z
T template < typename Left >
Je{ykL?N struct value_return
:pUtSs7p} {
Yw9GN2AG template < typename T >
ry!!9Z>9n struct result_1
W4N{S.#! {
F5Va+z,jg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+q oRP2 } ;
n| ;Im&, 6wxs1G template < typename T1, typename T2 >
*8Z32c+C struct result_2
;bG>ZqJCVA {
+d>IHpt typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"]dI1 g_ } ;
AR=]=8 } ;
kP"9&R`E ceV}WN19l 4Up/p&1@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}'.m*#Y 4z? l 下面我们来剥离functor中的operator()
nK,w]{<wG! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hQi2U KSvE~h[#+ return l(t) op r(t)
ys~x$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7Wno':w8 return op l(t)
pUTr!fR return op l(t1, t2)
rKn~qVls return l(t) op
&vJH$R return l(t1, t2) op
:>*7=q= return l(t)[r(t)]
_LPHPj^Pg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w@b)g (?c-iKGc 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
OH88n69 单目: return f(l(t), r(t));
xUvs: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
99S^f:t 双目: return f(l(t));
dscgj5b1~ return f(l(t1, t2));
P%6~&woF 下面就是f的实现,以operator/为例
<m m[S xmG<]WF>E struct meta_divide
{FGj]* {
""H?gsL[ template < typename T1, typename T2 >
?0SEMmp`H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#?E"x/$Y6 {
9FvFhY return t1 / t2;
g*Phv|kI }
'7/)Ot( } ;
y^k$Us KP"+e:a% 这个工作可以让宏来做:
Rv=YFo[B Vj-h;rB0z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Th%zn2R B template < typename T1, typename T2 > \
>V937 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yuVs
YV@" 以后可以直接用
GmG5[?) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U(Zq= M 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
9z0p5)]n> (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。。。)
phK/ [e
q&C_|D :U\tv[
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
;j7#7MN2_E dI2
V>vk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y9;Yivr) class unary_op : public Rettype
=vPj%oLp'a {
lk!@? Left l;
s.#`&Sd> public :
z{6Z
11| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yX5\gO6G FlQGgVN template < typename T >
@c#(.= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>usL*b0% {
=v\.h=~~ return FuncType::execute(l(t));
':q p05t }
*R"/ |Ka BWNi [^] template < typename T1, typename T2 >
lFkR=!?= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7,MR*TO, {
s*4dxnS_8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
3
{V>S,O3] }
/efUjkP } ;
vIvIfE "N;EL0= 6LZCgdS{ 同样还可以申明一个binary_op
.X&9Q9T=# $j~RWfw- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3'Rx=G' class binary_op : public Rettype
I'Hf{Erw {
gr{ DWCK Left l;
z{543~Og59 Right r;
ni<(K
0~ public :
%xW"!WbJ| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YR70BOxK >_TZ'FT template < typename T >
Om<a<q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[7-?7mp!B {
h;Qk@F return FuncType::execute(l(t), r(t));
sT.ss$HY9, }
TvM~y\s 2eogY# template < typename T1, typename T2 >
[Pp'Ye~K@c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J4'eI[73 {
y7{?Ip4[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
IBGrt^$M }
"MsIjSu } ;
JJnH%Q <q836]aaA XZf$K _F&M 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
^OdP4m(
>> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
("@!>|H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y2TtY; 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。
,6/V"kqIP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TC('H[
] 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。。。
#mT"gs 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`^vE9nW7 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)
sKWfXCd 下面是修改过的unary_op
z}<^jgJ _`V'r#Qn template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`L
zPotz class unary_op
wzA$'+Mb {
[^)g%|W Left l;
OI*H,Z" wkq 66? public :
.}t
e>]A* 9$t(&z= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GdwVtqbX 9?$i? template < typename T >
(Z*!#}z` struct result_1
.`lCWeHN {
6863xOv{T typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1oS/`) } ;
#WuBL_nZ~ u,
ff>/1 template < typename T1, typename T2 >
s7<AfaJPF struct result_2
#spCtZE {
| Iib|HQ) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^~dWU> } ;
H|*m$|$, [
3Gf2_ template < typename T1, typename T2 >
8}[).d160 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XX@ZQcN {
T%Lx%Qn return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.>S!ji }
Ba,`TJ%y eRYK3W template < typename T >
\RiP
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*hx {
yfSmDPh return OpClass::execute(lt(t));
hM{bavd }
3F3A%C% i. "v4D } ;
8y L Y zda 3
,U2o 3Ul*QN{6 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S!UaH>Rh 好啦,现在才真正完美了。
3<!7>]A 现在在picker里面就可以这么添加了:
M7T5
~/4 %4H%?4 template < typename Right >
Sf'CN8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I0-MRU~[K {
UpG~[u)%@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:]KAkhFkbb }
L#J1b!D&<6 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%A`+WYeuX t!XwW$@ vt8By@]: ]`K2N vgPCQO([ 十. bind
| (93gJ 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。
vQCy\Gi 先来分析一下一段例子
}j%5t ~Qa \85i+q:LuA gJXaPJA{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
+rd+0 `}C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V&5wRz+`W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
= [E 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。
WJ#[LF!e 我们来写个简单的。
\e;iT\=.( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fu5=k:/c 对于函数对象类的版本:
A&VG~r$ KPF1cJ2N template < typename Func >
SU0
hma8 struct functor_trait
! mHO$bQ" {
CrLrw T typedef typename Func::result_type result_type;
3S{/>1Y } ;
";F'~}bDA 对于无参数函数的版本:
i@yC-))bY s_Sk0}e template < typename Ret >
;TYBx24vD' struct functor_trait < Ret ( * )() >
K-4PI+qQ\ {
_b 0&!l<
typedef Ret result_type;
6Oq7#3] } ;
UNYqft4 对于单参数函数的版本:
#e"[^_C@! "sTRS* template < typename Ret, typename V1 >
oU8q o-J1H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
KoT\pY^7\ {
g#bRT*,L typedef Ret result_type;
^W^OfY } ;
7I}uZ/N 对于双参数函数的版本:
Y]>t[Lo% hb$Ce'}N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7dWS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qPNR`%}Q {
P0@,fd< typedef Ret result_type;
TbU#96"~. } ;
4 KiY6) 等等。。。
(=0.in Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XSR
4iu ;l+Leex
template < typename Func >
# d struct func_return
Xvu(vA {
tw;}jh template < typename T >
1Mzmg[L8 struct result_1
'L'R9&o<X {
a(nlTMfu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
dd;~K&_Q/i } ;
?9/G[[( o&%g8=n% template < typename T1, typename T2 >
.*oU]N%K= struct result_2
i5Ggf"![ {
e
,(mR+a8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
**%37 } ;
kVgTGC"L= } ;
"jZ-,P= fhiM U8(& V
gWRW7Se 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^q5#ihM XS#Qu=,- template < typename Func, typename aPicker >
Hl"N} class binder_1
#mdc [. {
u9e@a9c Func fn;
K+eM aPicker pk;
js(pC@<q5 public :
.('SW\u- Z@HEj_n template < typename T >
[txE .7p struct result_1
j#|ZP-=1_ {
-@'FW*b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lbgi7|& } ;
i1UsIT e'~3oqSvR template < typename T1, typename T2 >
Q,g\ struct result_2
dO'(2J8 {
{: /}NpA$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?uu*L6 } ;
aE8VZ8tvq Dt@SqX:~Ee binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Nn6%9PX_) kiEa<-] template < typename T >
ES[G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6nn*]|7 {
itz,mrP return fn(pk(t));
&C}*w2]0S }
=_CzH(=f# template < typename T1, typename T2 >
"oyo#-5z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wwqEl( {
81F9uM0 return fn(pk(t1, t2));
vM={V$D& }
Rq -ZL{LR7 } ;
-"x$ZnHU E.h*g8bXe 0GwR~Z}Z 一目了然不是么?
43cE`9~ 最后实现bind
KNl$3nX inL(X;@yo ~%oR[B7=| template < typename Func, typename aPicker >
Eci\a] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P55fL-vo|} {
}>\C{ClI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
kh<2BOV }
3]hWfj1m2 :FF=a3/"6 2个以上参数的bind可以同理实现。
?6!LL5a. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P}iE+Z3 8ag!K*\V< 十一. phoenix
[E_9V%^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6]N.%Y[( ;uW FHc5@B for_each(v.begin(), v.end(),
ib m4fa (
xdPx{"C
3 do_
:RYTL'hes [
l (o~-i\M cout << _1 << " , "
_1^'(5f$ ]
y_,bu^+* .while_( -- _1),
YSMAd-Ef- cout << var( " \n " )
[[ZJ]^n, )
)7@0[> );
)oZ dj` lZ0 =;I 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
*p d@.|^)m 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
3`HV(5U[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gw(z1L5
n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K3C <{#r <@}9Bid!o al0L&z\ template < typename Cond, typename Actor >
jIyQ]:* p class do_while
Kw}'W
8` c {
nN;u,}e Cond cd;
zs;JJk^ Actor act;
a*;b^Ze`v public :
?2a $*( template < typename T >
yZ:qU({KhD struct result_1
iso4]>LF {
@HW*09TG typedef int result_type;
Efe 7gE' } ;
& kIFcd@ iLT}oKF2N; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9mgIUjz ^Cmyx3O^ template < typename T >
$>gFf}#C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E^PB)D(. {
6@o*xK7L do
POW>~Tof1 {
QJNFA}*> act(t);
0x7'^Z>-oe }
$kgVa^ while (cd(t));
NA*#~ return 0 ;
V]&\fk-{ }
R]dg_Da } ;
^aQ"E9 g}i61( ]_Xlq_[/r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
V)^+?B)T 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+p^u^a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
neh(<> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;4a{$Lw~^9 下面就是产生这个functor的类:
zT/\Cj68 Bq>m{ e)ZUO_Q$ template < typename Actor >
AGno6g class do_while_actor
D$N/FJ8|G {
Y7nvHU|+o Actor act;
_wcNgFx public :
BY*Q_Et do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|%wX*zaf %\DX#. template < typename Cond >
GfG|&VNlz picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'S~5"6r } ;
~
1 pr~ S'14hk< Qd6F H2Pl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WHI`/FM 最后,是那个do_
"L1Zi.) d3Rw!slIq ':W[ A class do_while_invoker
HDKbF/ {
] - .aL public :
b[yiq$K/ template < typename Actor >
7rA;3?p) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8Y3I0S {
y]imZ4{/ return do_while_actor < Actor > (act);
+RXoi2"-q@ }
Wm|lSisY } do_;
eFAnFJ][L "j-CZ\]U| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r/sNrB1U"y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
U&xUfBDt 最后来说说怎么处理break和continue
H-%v3d>3 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
q=G+Tocv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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