一. 什么是Lambda
Y mjS!H 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9?$!=4 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
k+M-D~@5H dKTAc":-} `2+e\%f/0 HWOH8q{f! class filler
K61os&K {
N4jLbnA public :
1W<_5 j_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
T@Z{KV"S } ;
M
F: Eu 0w. _}Cz xumv I{ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
"1Aus 8mLU ~P
| wT yM9wz& `3oP^# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:?k=Yr ZUW>{'[K #'h CohL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
A'(F%0NF6 iRHQRdij R_n-&d'PP U/o}{,$A 二. 战前分析
Nb/%>3O@ 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。
i]?xM2(N 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
17MjIX Qo *]l_UO; as!j 0j% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S,RJ#.:F[t /* --------------------------------------------- */
Lta\AN!c vector < int *> vp( 10 );
ye2Oh7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)1
j2 /* --------------------------------------------- */
z1s"C[W2T sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~'=4K/39 /* --------------------------------------------- */
p,Hk"DSs% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<t37DnCgI /* --------------------------------------------- */
BmXGk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n$l]+[> /* --------------------------------------------- */
%([H*sLX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ZS_f',kE Z"+!ayA7D oF
xVK #K w\r50 看了之后,我们可以思考一些问题:
V7_??L%Ct` 1._1, _2是什么?
<5~>.DuE 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4HE4e 2._1 = 1是在做什么?
%WN2 xCSf 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
!;Nh7vG Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7*"LW qG]PUc>j We?:DM
[ 三. 动工
1tpD| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[Cp{i<C y8z%s/gRh &[5az/Hj* L{p-'V template < typename T >
ht9b=1wd%s class assignment
+KNr1rG {
j3&*wU_ T value;
j]&{ @Y public :
G].KJ5,y
assignment( const T & v) : value(v) {}
'VEpVo/ template < typename T2 >
e*H$c?7NL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Din)5CxFX } ;
K^\9R qr6jn14.c pASVnXJZ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n\Ixv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
S
&u94hlC ||aU>Wj4 >,3
3Jx 9lV'3UG-? class holder
4PQWdPv; {
7!%"8Rl- public :
Q@n k T1o template < typename T >
"g-NUl`' assignment < T > operator = ( const T & t) const
!&[4T#c {
N<99K! return assignment < T > (t);
Z]BRMx }
gBu4`M } ;
lV'83 |e&Kg~~C aK'r=NU 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:
;zDc0qpw hgGcUpJy? static holder _1;
zhE7+``g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
n4johV.# ?f..N,s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Kq$1lPI 而不用手动写一个函数对象。
\.]
U HrGX-6` =Frr#t!(w0 X)m2{@v D 四. 问题分析
{'!~j!1'j 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。
g\'sGt3 O 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。
2|BE{91 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-;}Wm[
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^ a:F*<D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
kx[8#+P E<dN=#f6 五. 问题1:一致性
&&O=v]6,V 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?|
*Y Ox`z!R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\`C3;}o:"P Ek3O{< struct holder
k1J}9HNYR {
/
yCV-L2J //
1zRO==b template < typename T >
] ?(=rm9u T & operator ()( const T & r) const
}g?]B +0 {
X6RM2 return (T & )r;
t2iFd? }
nj
mE>2 } ;
7Y/_/t~Y \m&:J>^ 这样的话assignment也必须相应改动:
r DuG[" Lrq&k40y template < typename Left, typename Right >
V
EzIWNV class assignment
o;fQ,rP% {
}_ E Left l;
Q"O _h Right r;
A\`Uu& public :
F <(Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y+a&swd2(U template < typename T2 >
U*cj'`eqC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_wBPn6gg` } ;
dIm m}, R)/w
同时,holder的operator=也需要改动:
+dfSCs I$$!YMm.N template < typename T >
i+}M#Y-O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V6Y!0,w!a {
bGZy0. return assignment < holder, T > ( * this , t);
h(BN6ZrzKd }
'PZJ{8= Gx
m"HC 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_N6GV$Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
":OXs9Yg SPBXI[[- return l(rhs) = r;
9V~yK? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
g:HIiGN0Ic 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2sngi@\ A.n1|Q# template < typename Tp >
Oaui@q
class constant_t
y}A-o_u@cD {
W8)GT`\ const Tp t;
8g\.1<~ public :
_>s.V`N' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ab`G b template < typename T >
#ed]zI9O const Tp & operator ()( const T & r) const
~F WmT(S {
y^ohns5{ return t;
j2+&B9( }
Z\x6 } ;
3jeR;N]x xfb%bkr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
||qW'kNWM 下面就可以修改holder的operator=了
?G@%haqn6 ]^!#0( template < typename T >
,M9'S;&^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I/'>Bn+ {
][3 "xP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a.P^+h }
N'4*L=Ut tZJKB1#WbP 同时也要修改assignment的operator()
1*Z}M% YV+e];s template < typename T2 >
B6BOy~B0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@I%m}>4Jm 现在代码看起来就很一致了。
b+kb7 4R6X"T9- 六. 问题2:链式操作
{+!_; zzZ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
pcE.
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
gbvBgOp 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
t^q/'9Ai&J 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`| fF)kI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FkH4|}1 GFvOrRlP\ template < typename T >
BP` UB struct result_1
yY}`G-)g~* {
T6tJwSS4: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
bcQ$S;U) } ;
U9Sp$$L dG1qrh9_- 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:
Rcu/ @j{O T+I|2HYqOj template < typename T >
N7|ctO struct ref
MD%86m{Sg= {
NS\'o
)J typedef T & reference;
kM.zX|_ } ;
/Z^+K template < typename T >
{9(N?\S1`a struct ref < T &>
o^Ms(?K%t {
E5B:79BGO typedef T & reference;
W)KV"A3C } ;
x,n;GR 8ED6C"6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V4|pZ] \5Hfe;ny-~ template < typename T >
'Ic$p> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'C(YUlT2?P {
6b@:La return l(t) = r(t);
!y6
D+<k*] }
Rt+s\MC^r 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。
<=WQs2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LcQ \d* lE4.O 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
Y#KgaZ7N _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%0L9)-R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
< d?O#( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
UtzW 5{ 最后的布局是:
}z}oVc Add
v=!]t=P)t / \
`Dj-(~x Divide 5
$cc]pJy"} / \
Y}PI{PN _1 3
)8yNqnD 似乎一切都解决了?不。
9%|!+!j 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
.QW89e,O3 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
jfk`%CEk= OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
fF;-d2mF fxjs"rD5 template < typename Right >
%{axoGd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WUKYwA/t Right & rt) const
A%pcPzG; {
{@k5e)
Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ENygD }
66v6do7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/mmCqP XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
kA fkQy(~ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
IG
6yt 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
q45Hmz 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:dK/}S0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
4\3Z$%2^LZ 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:
|*Hw6m <yBZsSj template < class Action >
PC/Oo~Gx class picker : public Action
_8S!w>$) {
P/4]x@{ih public :
[*@"[u picker( const Action & act) : Action(act) {}
OT+LQ TE // all the operator overloaded
:2}zovsdj } ;
.#@*)1A#t bP(xMw<'j Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}Dm-Ibdg( 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Fc{hzqaP8 6Wl+5
a6V template < typename Right >
.cjSgK1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z.--"cF {
Ov h[qm?Z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)bXiw3'A }
fQM:NI?9? ,..&j+m Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a?_N8|k[ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
}O-|b#Q `J#(ffo- template < typename T > struct picker_maker
7?xTJN)G {
rUR{MF&]D typedef picker < constant_t < T > > result;
xh,};TS(K } ;
4u0=/pfi[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gh#9< {
Pd6 p)zj typedef picker < T > result;
IOtSAf } ;
j@
lHgis q{ i9VJ] 下面总的结构就有了:
1TJ2HO=Y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
L TzD\C' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
vWc =^tT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*F[@lY\p 至此链式操作完美实现。
E0[ec6^qwY !RN(/ &%y [> Q+=(l 七. 问题3
gs7h`5[es 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
hOG9 [@(M% template < typename T1, typename T2 >
YBehyx2eK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*]:gEO {
4$ya$Y%s% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TCWy^8LA }
F
jsnFX; ..'k+0u^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
d0vn/k2I ~PAF2 template < typename T1, typename T2 >
2dg+R)% struct result_2
'B>fRN {
`f?v_Ui-$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0]p!
Bscaf } ;
46OYOa
+uZ,}J 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?
Sc#B-4m 这个差事就留给了holder自己。
=:Ahg
9 9$U@h7|Q` Jr+~' template < int Order >
>>22:JI` class holder;
D+.<
kY. template <>
/P { Zo class holder < 1 >
2O;Lw@W {
Xfo3fW)s public :
uyZ template < typename T >
mCah{~ struct result_1
O|wu;1pQ {
)IQ5Qu typedef T & result;
q% *-4GP } ;
>ka*-8? template < typename T1, typename T2 >
b|jdYJbol& struct result_2
qRi;[` {
jd ]$U_U( typedef T1 & result;
P5-1z&9O } ;
0se0AcrW template < typename T >
ts|dk% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A8tzIh8 {
YD>5zV%!D return (T & )r;
3h N?l
:/b }
b/;!yOF template < typename T1, typename T2 >
:buH\LB*P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
17kh6(X {
qTxw5.Ai! return (T1 & )r1;
cC@.& }
D#"BY;
J } ;
A)v!
{ _:"PBN9 template <>
7 uy?%5 class holder < 2 >
f+3ico]f@ {
~hiJOaCzM public :
1V?)T template < typename T >
q+<<Ku(20 struct result_1
n/]w! {
$FR1^|P/G typedef T & result;
Jzu U
k } ;
o9GtS$O\ template < typename T1, typename T2 >
xAlyik
struct result_2
cl2+,!: {
TgC8EcLr typedef T2 & result;
'DLgOUvh } ;
10.u template < typename T >
I'sq0^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*49({TD6` {
{9mXJu$cc return (T & )r;
MC\rx=cR\ }
m 0jm$>:Z template < typename T1, typename T2 >
''.P= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-O&u;kh4g {
V%|CCrR return (T2 & )r2;
<d*;d3gm }
&ZyZmB } ;
8nV#\J9 v$n J$M&k pk>p|q 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> >。
EuH[G_5e0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MawWgd* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vH[G#A~4 s}1S6*Cr return l(i, j) = r(i, j);
[B0]%!hFw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mE>v (JY >{/As][ return ( int & )i;
6I8A[ return ( int & )j;
;7/
;4Z 最后执行i = j;
(v/mKG yg 可见,参数被正确的选择了。
yiT)m]E
d N*mm[F2+F O4c[,Uq8~ 85{2TXQ^%= .@5RoD[o 八. 中期总结
\+9~\eeXb 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:
Ire+r
"am 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6x]x>:8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
An.Qi =Cv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6_rgj{L cu|S|]g YZ0y_it) \Ei(HmEU $4Vp l 4hQ.RO 九. 简化
JkfVsmc<{h 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。
j:Y1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
dGc<{sQzB 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:
nuvRjd^N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}piDg(D +-*/&|^等
+KcD Y1[ 2. 返回引用。
{.HFB:<!} =,各种复合赋值等
- WEEnwZ 3. 返回固定类型。
Q`0 k=< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
wO-](3A-8P 4. 原样返回。
.sqX>sU/] operator,
7>@g)%", 5. 返回解引用的类型。
H
Z)an operator*(单目)
_x'?igy 6. 返回地址。
L!>EW0 operator&(单目)
HxE`"/~.7k 7. 下表访问返回类型。
i!nPiac operator[]
Le?yzf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+t8{aaV operator<<和operator>>
pBR9)T\n dv7IHUFf 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。
C@P4}X0,= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H?H(= bP+b~!3 template < typename Left >
L_~vPp struct value_return
hQFF%xl {
N!=$6`d template < typename T >
ZC!GKWP2 struct result_1
<+r<3ZBA {
g~/@`Z2Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$D%[}[2 } ;
12olVTuw s*3p*zf template < typename T1, typename T2 >
rn8#nQ>QZ% struct result_2
sI,S(VWor {
:~PzTUz typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cD 5^mxd% } ;
|to|kU } ;
I_aSC 4 j34L*? \v,mr| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%=PGvu f8AgTw,K8 下面我们来剥离functor中的operator()
4k6,pt" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[BLBxSL ]+)cXJ}6# return l(t) op r(t)
.I1k+
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z>&|:VGG return op l(t)
uK!G-1
return op l(t1, t2)
y5!fbmf return l(t) op
m|8ljXX return l(t1, t2) op
L2WH-XP= return l(t)[r(t)]
9{(A- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DtRu&>o_6D s0/[mAY 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Wf>P[6 单目: return f(l(t), r(t));
FHv^^u'@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P_y8[Y]? 双目: return f(l(t));
"4Bk return f(l(t1, t2));
\~4IOu 下面就是f的实现,以operator/为例
o)U4RY* H%&e[PU struct meta_divide
24; BY' {
gQ8FjL6? template < typename T1, typename T2 >
4r+s"
| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
I}!ErV {
E4;@P']` return t1 / t2;
{zmh0c;| }
pI]tv@>:f } ;
xn BL{
[] O)EA2`)E 这个工作可以让宏来做:
Ug~]!L s<hl>vY_' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
->q^$#e template < typename T1, typename T2 > \
Q[Xh{B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_
!r]** 以后可以直接用
GyP.;$NHa[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=,HxtPJ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
mDB?;a> (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
<,\Op=$l3I NW
AT" L^b /+R# 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
6!Z>^'6 p@Va`:RDW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-w3KBlo class unary_op : public Rettype
L2$`S'U W {
BnwYyh Left l;
or)v:4PXW public :
^v+3qm@, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s/cclFji] =IC
cN| template < typename T >
R/BW$4/E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J.;{`U=: {
:@=;WB*0 return FuncType::execute(l(t));
ijuIf9! }
>dU.ic?19 z<h?WsL template < typename T1, typename T2 >
O
S% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{!]7=K)W9 {
R8(Bt73 return FuncType::execute(l(t1, t2));
+"8-)' }
OMM5p=2Q } ;
"$6 .L^9W A-GU:B EH2a 同样还可以申明一个binary_op
~;ZT<eCIA QswbIP/>:' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gK
Uci class binary_op : public Rettype
=e j'5m($3 {
_O w]kP=' Left l;
.`;
bQh'! Right r;
F&[MyX U4 public :
3~5%6` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7LZA!3 |OarE2 template < typename T >
T^F9A55y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M tD{/.D> {
Ak=|wY{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q}(D^rGP3 }
;"T,3JQPn6 7!kbe2/]' template < typename T1, typename T2 >
t,4'\nv* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Of?3|I3 l {
'qt+.vd return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sQ05wAv }
A!bH0=<I } ;
&E +2 pGHn 'v?"TZ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
?]In@h- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3H_%2V6#V1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|on$)vm 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。
9&VfbrBM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Du7DMo=l 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。。。
o+F]80CH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)&$p?kF 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)
1.6Y=Mh=i[ 下面是修改过的unary_op
z pV+W-j] JA(M'&q4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
KvtX>3#qM class unary_op
oy<
q;' {
iLR^ V! Left l;
!c#~g0H+ A!n)Fpk
public :
DwBKqhu gT8% ?U: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iF!r}fUU6 x=jS=3$8 template < typename T >
^`<
%Pk struct result_1
XaH%i~}3 {
%*Aq%,.={ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8*[Q{:'. } ;
l2[{T^ (Ymj
template < typename T1, typename T2 >
GL-r;
struct result_2
P{tH4V23T {
5uxB)Dx) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^+b ??K } ;
tuWJj^ 9X%H$>s template < typename T1, typename T2 >
B33H,e) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H}}g\|r& {
%"{jNC? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[t.x cO }
?Gr2@,jlD OEwKT7CX template < typename T >
q\q8xF~[p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.*acw {
8&2W^f5 return OpClass::execute(lt(t));
EKTn$k= }
z:a%kZQ!0 yL.Z{wd } ;
|bWvQdN
`zmjiC ImZ!8# 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
)e6)~3[^ 好啦,现在才真正完美了。
fH6mv0 现在在picker里面就可以这么添加了:
t;2\(_A s+RSAyU template < typename Right >
mO|YX/> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
f 3t&Bcw$ {
co-dq\P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:i8B'|DN5 }
y/d/#}\: 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。
}k7t#O +;*dFL Tu*"+*r>s SuuLB6{u3 )~CnDk}^R 十. bind
jXCSD@?]K 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。
{=)g?!zC 先来分析一下一段例子
:,]*~Nl t=B>t S.hO }63Qh}_Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
QW[
gDc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
U 4Sxr bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
b!hs|emo; 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。
{6, l#z 我们来写个简单的。
;5TQH_g 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(6SiV=D9 对于函数对象类的版本:
?9I=XTR /CW
0N@ template < typename Func >
d} {d5-_a struct functor_trait
!da[#zK {
brXLx+H8 typedef typename Func::result_type result_type;
YB&b_On,f } ;
|MEu"pY) 对于无参数函数的版本:
/yhGc}h Sh(W s2b7 template < typename Ret >
'L1=:g.\i struct functor_trait < Ret ( * )() >
tITx+i {
@_
Q typedef Ret result_type;
+^0Q~>=VD } ;
y53f73Cg 对于单参数函数的版本:
:e|[gEA :1/K$A)^{ template < typename Ret, typename V1 >
kafRuO~$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
d=J$H< {
C[0*>W8o typedef Ret result_type;
V% PeZ.Xv } ;
dd{pF\a 对于双参数函数的版本:
oI2YJ2?Je8 5OS|Vp||b template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xQ{n|)i> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"?r=n@Kv {
45+w)Vf! typedef Ret result_type;
@s[Vtw%f } ;
dH8^\s .F 等等。。。
'1u!@=.\G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ZA>p~Zt Yc] template < typename Func >
(}jYi*B struct func_return
,dZ&i!@? {
S="teH[ template < typename T >
Vy6A]U\% struct result_1
*RpBKm&^7 {
/xseI)y.B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wAn}ic".b } ;
WhU-^`[* ZBX,4kxK7 template < typename T1, typename T2 >
YN<:k
Wu struct result_2
Q;EQ8pL?" {
a9<&|L < typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:p6.v>s8 } ;
bm Hl\? } ;
+2WvGRC H/Wo~$ I<v:xTor 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-kZOve|5 [
S_8;j template < typename Func, typename aPicker >
T+9#& class binder_1
b7nER]R {
&Fxw19[G Func fn;
'c")]{ aPicker pk;
_h7qS public :
H7=[sL^ 6gSo>F4= template < typename T >
$:
%U`46%s struct result_1
Ln2dD> {2 {
O5;$cP: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
luYa+E0 } ;
LBs:O*; afJ`1l template < typename T1, typename T2 >
rElbzL"&< struct result_2
icnc5G {
N Dt +m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NE'4atQ| } ;
B"9 /+Yj Xgs 31#K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K.{:H4_ Z\@m_/g template < typename T >
I,pI2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S9'8rn!_ {
>gqd
y*Bg return fn(pk(t));
%%=PpKYtSD }
AlQE;4yX template < typename T1, typename T2 >
>#jfZ5t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R"0fZENTG {
9*"Ae0ok1 return fn(pk(t1, t2));
YH%aPsi }
#UO#kC<2(B } ;
Ig*qn# Dd @fML.AT -5_[m@Vr 一目了然不是么?
|KM<\v(A{ 最后实现bind
p?q~.YY T{VdlgL qit D{; template < typename Func, typename aPicker >
2d`:lk%\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N=`xoF
{
/J-:?./ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g'F{;Ur }
;is *[r\|1 H+VKWGmfG 2个以上参数的bind可以同理实现。
< mb.F -8 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。
s?j` _B C6-71`C0 十一. phoenix
z
5T_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x-Cy,d:YX l_Ffbs_6t for_each(v.begin(), v.end(),
D8b~-# (
DV,rh83.ip do_
|6mDooTy [
:YAxL J cout << _1 << " , "
KG5h$eM' ]
=h#3D?b0n .while_( -- _1),
m^O9G? cout << var( " \n " )
WrS|$: 0 )
}.uB6&!: );
U!0 Qf7D g7-=kmr|V 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:
*t,J4c 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
?2#v`Z=L; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
K1F,M9 0] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&?-LL{W{ 7xmyjy%c vw'`t6 template < typename Cond, typename Actor >
?-"%%# class do_while
n$ri:~s {
(($"XOU Cond cd;
|#r[{2sS Actor act;
8, >YB+Hb public :
z&"-%l.b@} template < typename T >
u)DhkF| struct result_1
#\Q{?F!4 {
%/86}DCfE? typedef int result_type;
j70]2NgX } ;
ZW]Q|vPh4U 7,\Uk| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m}x&]">9 OYWW<N+R2 template < typename T >
_>G=v! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w_gPX0N}3n {
!_EaF`oh( do
Mbt}G|;8H7 {
I1H} 5bf3 act(t);
>UP{=` }
ed,w-;(n~ while (cd(t));
rt7Ma2tK return 0 ;
GS%i<HQ3 }
,@_$acm } ;
p8>.Q/4
?D].Za^km Pgy&/-u 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+&W%]KEh 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。
m"2KAq61 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。
v}=3 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。
reyN5n~4U 下面就是产生这个functor的类:
zS@"ITy @$5GxIw<l e$k]z HlQ template < typename Actor >
>bf29tr class do_while_actor
0 L34)W {
-XVC,.Ly Actor act;
hSgfp public :
ZWC-<QO"< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6,"fH{Bd
^lqcF. template < typename Cond >
}`oe<| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[TZlvX(E } ;
y\'t{>U/ UF[2Rb8? sckyG 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
KfU4#2} 最后,是那个do_
(c/H$' nt,tM/ idwiM|.iU class do_while_invoker
Xd_86q8o {
@j%r6N public :
\dyJ=tg template < typename Actor >
_Ee`Uk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{gE19J3 {
*t;'I -1w^ return do_while_actor < Actor > (act);
:*bmc /c }
Gs*FbrY } do_;
U9D4bn D {emO=@CP 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
w ' E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zN(fZT}K5 最后来说说怎么处理break和continue
g)*[W>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。
f-9&n4=H 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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