一. 什么是Lambda
ZZM;%i-B 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
RiG]-K: 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,
BD-
c<K" o-<XR9,N* ~6=aoF5"3? a$K6b5`>Rs class filler
os n ,kD* {
+2+|zXmT public :
oT0:Ny void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[gGo^^aW# } ;
L"RE[" m O{x-9p j1HeX 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
`
ZBOaN^if ^EJ]LNk} vddl9"V) C<#_1@^:8e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h t3P@; =6a=`3r!I G/ H>M%M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
b,x$wP+ b#-=Dbe ?)g [Xc;K <m/XGFc 二. 战前分析
_6m{zvyX> 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。
Dtox/ ," 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
xFcW%m>9C ):\+%v^ 5?A<('2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`(r0+Qx /* --------------------------------------------- */
yU>ucuF vector < int *> vp( 10 );
+~EnrrT+W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;6$W-W _ /* --------------------------------------------- */
uS JLIb sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=gC% = /* --------------------------------------------- */
Tol V3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/[5\T2GI /* --------------------------------------------- */
GX'S4B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M?5v oV* /* --------------------------------------------- */
>y+?Sz! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@O/"s~d- Wcbm,O4u drvz
[
9; HQSFl=Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
\*M;W|8aB 1._1, _2是什么?
O>>/2V9 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
!D!"ftOm 2._1 = 1是在做什么?
mA#;6?6 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
MP_/eC ; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
XZ2 ji_D w\M"9T fZ(k"*\MZ 三. 动工
XP[~ :+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
r?9".H 3e>U(ES e~SRGyIww r)B55;*Fh template < typename T >
XT\2 class assignment
"EVf1iQ {
^9]g5.z: T value;
_C=01 %/ public :
_0y]U];ce assignment( const T & v) : value(v) {}
OKAmw>{ template < typename T2 >
21my9Ui] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ps^["3e } ;
*uSlp_;kB C)~%(< D OnyAM{$g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
T+PERz( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`4e| I.`^r Y5y7ONcn ix38|G9U qeC^e}h class holder
~i.rk#{?D {
EN__C$ public :
KpIY>k template < typename T >
fm$Qd^E|e assignment < T > operator = ( const T & t) const
h*Mt{A&'.& {
Ffd4c return assignment < T > (t);
R2Lq??XA= }
aU/y>Y <k } ;
B 74 MShcZtN %q.5;L 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
|[p]])
o {{)pb>E static holder _1;
M,cz7, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
IR?nH`V )(rr1^Xer for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Nt^.xi7 而不用手动写一个函数对象。
w4R~0jXy ><$V:nsEO 3T>6Q#W5eO '3~m},0 四. 问题分析
=>JA; ft 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。
\9~Q+~@{G 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。
e(FT4KD~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>p`i6_P0P/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k8i0`VY5Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;2[OI TW
wE3{iF 五. 问题1:一致性
7+Nl)d:CJ 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?|
\tA@A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xTqP`ljX #ApmJLeCO struct holder
cEn|Q {
CtUAbR //
flz7{W template < typename T >
]AZCf`7/? T & operator ()( const T & r) const
6G(K8Q{> {
.yHK return (T & )r;
FbH@qHSH }
;kZJnN"y } ;
Q(R-8" Galh _;= 这样的话assignment也必须相应改动:
m|;gl|dTB m8eoD{ template < typename Left, typename Right >
y3bL\d1 class assignment
A'"J'q*t {
~Q]/=HK Left l;
mE'HRv Right r;
H_ NoW public :
D( y
c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#TV #* template < typename T2 >
o=PW)37> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q'Uv5p"X } ;
7UqDPEXU]` muDOY~. 同时,holder的operator=也需要改动:
o)Px d [h>A<O template < typename T >
fJ=(oF= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R%\<al$O {
4^9qs%& return assignment < holder, T > ( * this , t);
>wR)p\UEb }
s7\Ee-x)s m:k;?p:x 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
*g9VI;X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R:+?<U& 32pPeYxB!- return l(rhs) = r;
bx Wzm| 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
K.Cx 9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[#AI! - 7\H_9o0$ template < typename Tp >
1c*:"
k class constant_t
twt's,dO {
WpMm%G~'4t const Tp t;
'5A&c( public :
DYrci?8Ith constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7f*b5$+r template < typename T >
:OqEkh"$# const Tp & operator ()( const T & r) const
P%d3fFzK {
WDr=+=Zj return t;
A'D2uV }
@wVDe\% , } ;
9lkl-b6xG w}M)]kY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K.}jyhKIKi 下面就可以修改holder的operator=了
dZddoz_ feM( template < typename T >
*ozXilO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}h|HT {
.eCUvX`$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9niffq)h }
CUft %6&c3,?U\n 同时也要修改assignment的operator()
&KV$x3 VkId6k:>6C template < typename T2 >
M"Z/E>ne T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g>a%
gVly 现在代码看起来就很一致了。
E{\T?dk1$ DweF8c 六. 问题2:链式操作
V<U9Pj^?^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q AsTiT6r 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。
1 l^` 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。
SPvKq=, 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。
O7J V{'? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?xwZ< A 0}e&ONDQ template < typename T >
r
jnf30 struct result_1
1C/Vwf:@ {
hD,xJ]zv1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sqj8I"<` } ;
B9`_~~^U5 Ss1&fZoj 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:
KB{/L5 A>)W6|m| template < typename T >
oJc7az struct ref
[L
{
=A_{U(> typedef T & reference;
}kJ9<h, } ;
#9A*B bY template < typename T >
@-ir struct ref < T &>
,fhwDqR
? {
yATXN>]l typedef T & reference;
~!e(e2 } ;
X1Kze Re1}aLd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5X9*K ?9~|K/ `l template < typename T >
MEtKFC|p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]XWtw21I1 {
D/z*F8'c return l(t) = r(t);
jz I,B }
1NAtg*` 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。
`R-VJR 2" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c=Zurqj m'2EiYX$}\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
o%h[o9i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#BI6+rfv| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
, lBHA+@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}dEf |6_ 最后的布局是:
Slp_o\s$@ Add
`Tr !Gj_ / \
%.:]4jhk Divide 5
iP?lP= M / \
7V"Jfh4_ _1 3
Qs 'dwc 似乎一切都解决了?不。
NH,4>mV$! 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。
%D ,(S-Uj 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。
1Nz#,IdQ 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:
$
\ I|6[P i>=y3x" template < typename Right >
x`K"1E{2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'~x jaa;. Right & rt) const
:ZXaJ! {
7[M@;$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z~jk_|?|? }
irn
}.e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-)e(Qt#ewl 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。
%,udZyO3uR 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。
WwLV^m] 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。
&Z+.FTo 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。
NDG?Xs [2 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?
djDE0-QxcR 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:
g7K<"Z {M Jx8DVjy template < class Action >
tSiQrI class picker : public Action
?1H>k<Jp {
7K/t>QrBtU public :
(2/i1)Cq picker( const Action & act) : Action(act) {}
}G<A$*L1 // all the operator overloaded
T>v`UN Bl] } ;
}vW3<|z (y2P." Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
::Pf\Lb> 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
~0 L:c&V 02po; template < typename Right >
@SAJ*hfb0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6/|"y {
0"u=g)3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-n6T^vf }
`^DP<&{ bE" J&;| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5pq9x4& 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
7zu3o O9:J
^g template < typename T > struct picker_maker
A~'p~@L {
^NO;A=9b[ typedef picker < constant_t < T > > result;
1<wolTf } ;
L$; gf_L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
d)v!U+-|' {
WZ
,t~TN typedef picker < T > result;
>fgV!o4 } ;
wM#q [m; _;k))K^ 下面总的结构就有了:
Le,+jm 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。
L%f$ & 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。
`e+eL*rZ~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9`DY6qfly 至此链式操作完美实现。
[Ny'vAHOj $)7Af6xD &fifOF#[e 七. 问题3
&0J/V>k 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。
xf8.PqVNo 9q"G g? template < typename T1, typename T2 >
i$4lBy_2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~;nW+S$o
{
"'6R|<u=: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2$oGy }
CIf""gL9 Xd9<`gu 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:
W7
9.,# Bqb3[^;~ template < typename T1, typename T2 >
M,N(be- struct result_2
qAuq2pHA+d {
w7_2JS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)"y]_} } ;
A;Uw
b Py#iC#g~ 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?
IV$2`)[A&X 这个差事就留给了holder自己。
axd9b, CV6W)B%Se >Y&o2zJy template < int Order >
Re'Ek class holder;
'>|5 template <>
c# WIB 4 class holder < 1 >
)hK1W\5 {
s B!2't public :
`jCq`-. template < typename T >
SlUt&+) struct result_1
s&qr2'F+z {
,5Tw5<S typedef T & result;
$a+)v#?, } ;
x8*@<]! template < typename T1, typename T2 >
& A @!g struct result_2
m{sch`bP {
=_H)5I_\ typedef T1 & result;
.#ATI<t } ;
.t9zF-jk template < typename T >
n!y}p q6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9i#K{CkC| {
.ZOyZnr
Z return (T & )r;
6c&OR2HGqO }
n0kkUc-`
template < typename T1, typename T2 >
g3,F+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q"pnFK9/L {
Nh\y@\F> return (T1 & )r1;
t8FgQ)tk }
MFLw^10(T } ;
w'Q2Czso sR*JU% template <>
_fANl}Mf: class holder < 2 >
eE;")t, {
8rsv8OO public :
nzORG template < typename T >
ecy41y'~: struct result_1
&,@wLy^T {
5Ai$1'*p typedef T & result;
hTbot^/ } ;
t9
m],aH template < typename T1, typename T2 >
esQRg~aCGy struct result_2
tc<t%]c {
%epK-q9[ typedef T2 & result;
ZI#Xh5 } ;
dbLxm!;( template < typename T >
I UxsvW+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W'9=st' {
}\/f~?tEh return (T & )r;
yw)Ztg) }
|1(9_=i' template < typename T1, typename T2 >
m=2e1wc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LlG~aGhel {
8?7:sfc return (T2 & )r2;
4\yKd8I }
>qI|g={M } ;
I3V>VLv %S<( z5 DY%#E9 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
k|}S K9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"A?_)=zZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'%"#] p,w6D,h return l(i, j) = r(i, j);
Ey"<hAF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^~dvA)bH +(<}`!9M* return ( int & )i;
~X
-.@k' return ( int & )j;
v+Q#O[ 最后执行i = j;
(_lc< Bj 可见,参数被正确的选择了。
lC i_G3C oFRb+H(E +iPS=?S ~ Qt$) ~:srm#IX 八. 中期总结
" V`MNZ 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:
{L8(5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+>5
"fs$Y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\l leO|m 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D:HeP:.I Up$vBE8i] k]`3if5> []M+(8Z_P uv[e0,@ G#4cWn' 九. 简化
`&U ['_% 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。
gU}?Yy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HiG&`:P>q 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:
R%Yws2Le2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d0 tN73( +-*/&|^等
`'[ 7M 2. 返回引用。
3:Sv8csT =,各种复合赋值等
m H'jr$ ? 3. 返回固定类型。
\(LHcvbb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F#^ .L|d4 4. 原样返回。
;D[b25 operator,
jL)aU> kN 5. 返回解引用的类型。
5\tYs=>b< operator*(单目)
yXw xq(32 6. 返回地址。
U<NpDjc" operator&(单目)
g5to0 7. 下表访问返回类型。
\?fl%r2 operator[]
m-a_<xo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?^&!/, operator<<和operator>>
ls6ywLP{ s^9N7' 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。
"FaG5X( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JCZJ\f*EZ f(?`PD[ template < typename Left >
+Z[%+x92 struct value_return
0p$?-81BJ {
q#PGcCtu template < typename T >
MT#9x> struct result_1
MnsnW{VGX {
TR@$$RrU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"O|fX\}5 } ;
$(}kau DD'<zL[ template < typename T1, typename T2 >
W.n@ struct result_2
R< xxwjt {
M)EUR0>8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
sa+:c{ } ;
K"b vUH } ;
4DfTVO"h <z)MV
oa ^ I,1kl~i 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
qg6Hk:^r n]coqJ 下面我们来剥离functor中的operator()
:N)7SYQT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Zml9ndzT Ed*`d> return l(t) op r(t)
[dU/;Sk5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~5}b$qL#` return op l(t)
=4 JVUu~Z return op l(t1, t2)
+Mm0bqNN return l(t) op
4b3p,$BWS return l(t1, t2) op
<k^9l6@ return l(t)[r(t)]
WM=kr$/3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>o>'@)I?e6 -07(#> 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:
B{1+0k 单目: return f(l(t), r(t));
6x/ X8zu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6nGDoW# 双目: return f(l(t));
rzaEVXbz1 return f(l(t1, t2));
web&M!- 下面就是f的实现,以operator/为例
bJB:]vs$ gYzKUX@ struct meta_divide
9f l !CG {
{Y'_QW1:2 template < typename T1, typename T2 >
YN>#zr+~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4
<]QMA0 {
Cv$TNkP* return t1 / t2;
cS ];?tqrA }
[S</QS! } ;
<!OP b(g2 tg8VFH2q.z 这个工作可以让宏来做:
1NOz $fW 'OX6eY5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
J?%D4AeS]v template < typename T1, typename T2 > \
^<|If:| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bR&hI9`%F 以后可以直接用
c@nl;u)n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U-n33ty`H 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
ax>c&%vo (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(vj2XiO^+ Gh{k ~/B ki+9Ln; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
/CA)R26G v@t*iDa?7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3UN Jj&-` class unary_op : public Rettype
!&'xkw ` {
&aF_y_f\ Left l;
]&G5/]f public :
A&t'uY6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
swLgdk{8n :&or'Yi} template < typename T >
|g'sRTKJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<RhKlCP {
i*U\~CZjT return FuncType::execute(l(t));
VJR'B={h }
]7u8m[@ .ySesN: C~ template < typename T1, typename T2 >
Bgs~1E @8V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3.dUMJ$_ {
jZ{S{"j return FuncType::execute(l(t1, t2));
|[{;*wtv }
GO?-z 0V } ;
SpkVV/ %ri4nKGS BklB3*n 同样还可以申明一个binary_op
xd .I5 O5=ggG
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y\%}VD2k class binary_op : public Rettype
k Lv_P[I {
|t]9RC.;7 Left l;
"rKIXy Right r;
!<YRocQY public :
quKD\hL$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uRL3v01?H0 AV2q* template < typename T >
5r+0^UAO:J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y?5yzD: {
VUnEI oKM return FuncType::execute(l(t), r(t));
?xf;#J+{8 }
Czci6Lz 3,F/i+@ template < typename T1, typename T2 >
+I Ze`M%n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-y\N 9 {
eLC&f} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<#s-hQ }
O?2<rbx } ;
n7MS{` c'|MC[^A MV/~Rmd. 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
cUm9s>^)/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7GIv3Dc DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v :HgpZo+ 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。
|v1 K@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fN4pG*D 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。。。
eN-{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
vXnpx}B 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)
{tT`It 下面是修改过的unary_op
~NcJLU!au 7YN)T? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a[$.B2U class unary_op
g~y9j88? {
apMYBbC Left l;
c0qv11,:t kCwTv:) public :
a:|4q aEk*-v#{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7IHD?pnZ NSgHO`gU8 template < typename T >
( Lu.^ struct result_1
t!T}Pg(Bo {
F889JSZ% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jF3!}*7, } ;
8x9kF]= "{Be k< template < typename T1, typename T2 >
o5D" <-=> struct result_2
H4m6H)KOG {
23f[i<4e typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PPqTmx5S } ;
j^ _I{ 3N
bn|_`( template < typename T1, typename T2 >
!Q(xOc9>Ug typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}g*-Ty {
@*uX[) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9V],X=y~ }
J@GfO\
o vaf9b}FL template < typename T >
YT5>pM-% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4'd{H
Rs {
#LN
I&5 return OpClass::execute(lt(t));
\i,cL)HM }
rq1kj 8%2 %)/f; T6 } ;
).]m@g:ew {\aSEE/' VBX#
!K1Q 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r$#G%FMv 好啦,现在才真正完美了。
46zaxcY<! 现在在picker里面就可以这么添加了:
{IMzR'PN 0lRH
Yu template < typename Right >
Z8&C-yCC picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sv;zvEn;-L {
ZW?7g+P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0v@/I< }
AIm$in`P 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
jOb[h=B" nP3GI:mjL ]hj1.V+ @:7gHRJ! ?&"^\p 十. bind
}x.)gW 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
aVP|:OAj 先来分析一下一段例子
>jX
UO y@M}T{,/ 3\KII9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
<c ovApx bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~}5Ml_J$,l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
30_un 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。
u3wC}Zo 我们来写个简单的。
;-?ZI$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M?B(<j1Ri 对于函数对象类的版本:
&'7"i~pC ~+#--BhV template < typename Func >
?*'$(}r3 struct functor_trait
,8IAhQa {
qP"JNswI_ typedef typename Func::result_type result_type;
X[Ek'=} } ;
=4e=wAO(i 对于无参数函数的版本:
p{a]pG+3 Ys$YI{ template < typename Ret >
Uk:.2%S2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
@LKG\zYBu {
#Q3PzDfj typedef Ret result_type;
RW7oL:$dt } ;
c[ony:6 对于单参数函数的版本:
=$8@JF' [S]!+YBK template < typename Ret, typename V1 >
d=Do@)
m| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cIr1"5POXK {
wz+5
8( typedef Ret result_type;
0sd-s~; } ;
+V9B 对于双参数函数的版本:
^
6.lb\ dPx<Dz; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?Y{^un struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8}, <e>q {
~u0xXfv# typedef Ret result_type;
A,gx5!J } ;
}{8Fo4/ 等等。。。
HB7( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-k&{nD| YvruK:I template < typename Func >
`OP>(bU0 struct func_return
d>, V {
lmQ 6X template < typename T >
#jZ@l3 struct result_1
5ttMua <G? {
KO|pJ3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"W@XP+POAY } ;
0i\',h}9 8*yo7q& template < typename T1, typename T2 >
EF=dXm/\ struct result_2
7"q+"0G {
~*!u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g(<T u^F } ;
k\pDJ7wF^ } ;
Mi}I0yhVm rQEi/ 3eTrtCe$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ESMG<vW&f *J_iXu| template < typename Func, typename aPicker >
VD24X class binder_1
poD\C;o" {
,?k%jcR Func fn;
5#0e={X aPicker pk;
Ud#X@xK<h public :
T^$g N| <jUrE[x template < typename T >
P>Q{He: struct result_1
%l}Q?Z {
0)AM-/" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BF36V\ } ;
HK0::6n{ 's[BK/ template < typename T1, typename T2 >
W7L+8LU; struct result_2
4TUtY: {
~o@\
n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:)p)=c8% } ;
JoCA{Fa} ,;.B4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EqnpMHF b,s Gq template < typename T >
v**z$5x9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i3Hz"Qs; {
Sty!atEWT return fn(pk(t));
*bA+]&dj\ }
u#+RUtM template < typename T1, typename T2 >
9g
Bjxqm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3;a
R\:p@w {
,?g=U8y| return fn(pk(t1, t2));
\+k, :8s/ }
^/>Wr'w } ;
4\N_ G
@ 6F`qi:a+ #JA}LA"l 一目了然不是么?
5"JU?e59M 最后实现bind
F7{R~mS; c>ad0xce6 |2)Sd[q template < typename Func, typename aPicker >
dEASvD' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lC#RNjDp/~ {
TDlZ!$g( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e?V,fzg }
~G>jw"r TbLe6x 2个以上参数的bind可以同理实现。
yl-fbYH 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 ii 3Y
z]8`C 十一. phoenix
5W+{U8\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
z% V* K DVI7]+=nV for_each(v.begin(), v.end(),
}[ ].\G\G (
!?nu? do_
g96T*T [
v&fGCD\R cout << _1 << " , "
pOm@b`S% ]
2;G98H .while_( -- _1),
P,i"&9 8 cout << var( " \n " )
G0}Dq MTi )
McjS)4j&. );
,"Tjpdf y%4 Gp 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:
P5xI 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
q
IM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z>F@nTzb> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
k6@b| J58#$NC
`' 1otspOy template < typename Cond, typename Actor >
=7 VCtd/ class do_while
Z_FNIM0f {
c/
_yMN Cond cd;
-vV'Lw( Actor act;
/D[dO6. public :
2F1ZAl template < typename T >
*g1L$FBG struct result_1
dK.R[aQ {
ic-IN~J- typedef int result_type;
ASW4,% cl } ;
ivfXat- #{x5L^v>] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R4b-M0H %M9;I template < typename T >
zPVd(V~(T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>AG^fUArH {
"9@,l! do
1Bg_FPu {
y"vX~LR act(t);
,/&Z3e }
@`w n<%o$ while (cd(t));
)lh8
k{ return 0 ;
?E<c[*F05 }
QH~Jy*\+PX } ;
.+yW%~0 j0FW8!!-g 3B{[%#vO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7^MX l 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。
d+6]u_J 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。
;i\C]* 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。
F$Q04Qw 下面就是产生这个functor的类:
Jx$iwu .x}gg\ ;,XyN+2H template < typename Actor >
;/'|WLI9 class do_while_actor
tz4
]hF {
,
T\- ;7 Actor act;
&>(gt<C$ public :
5 y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6Y1J2n" :CaTP% GW template < typename Cond >
ZenPw1 - picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)eYDQA>J } ;
ewnfeg1 rbyY8
bX "MnSJ2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)KY:m |Z 最后,是那个do_
g9KTn4 aMTFW_w ^Kqf~yS% class do_while_invoker
Au.:OeJm {
eA=WGy@IcN public :
YEv
Lhh template < typename Actor >
_KN/@(+F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{.CMD9F[ {
40#9]=;} return do_while_actor < Actor > (act);
SEM8`lnu }
C\Vg{&' } do_;
[2
zt ^ 8IGt4UF&? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_1|$P|$P. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/L v1$~ 最后来说说怎么处理break和continue
dMvp&M\\' 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。
nY_?Jq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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