一. 什么是Lambda
Lo)T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^`$-c9M?' 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
anKflt3 @aB7dtM "{bc2#F !b$~Sm) class filler
Iy4REP| {
G8Ow;:Ro
public :
NUuIhB+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>V%.=})K } ;
\z@:OR, tC/+ au+:-Khm 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:
cI@'Pr4:FJ :$XlYJrjK cw_B^f8^ #,"[sag for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T&<ee|t@{ %Go/\g p~-)6)We? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
szOa yAS T#Z#YM k "SC]G22 #~r+Z[(,p 二. 战前分析
F}B2nL& 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。
{XnBj}C 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
0yb9R/3. M pz9}[`3g ZpwFC7LW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!<h-2YF<M /* --------------------------------------------- */
XWB#7;,R vector < int *> vp( 10 );
!xU\s'I+# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#=F{G4d)!= /* --------------------------------------------- */
8SupoS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
T.WN9=N /* --------------------------------------------- */
\MAv's4b@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{Q^ -
/* --------------------------------------------- */
83)m# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$?OQtz@ /* --------------------------------------------- */
#zb6 7mg~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M2qor.d P;IM -] l5enlYH k/Q8:qA 看了之后,我们可以思考一些问题:
1_@vxi~aW_ 1._1, _2是什么?
lvR>%I0`* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
rF/<}ye/4M 2._1 = 1是在做什么?
7e)j|a-!< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"DecS:\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
BMn`t@ !x 0/~{, w:~vfdJ 三. 动工
s}4k^NGFJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
P
qa;fiJ) }AS3]Lub@ fz+dOIU3\L TH~"y template < typename T >
WvcPOt8Bp> class assignment
IKp/xj[! {
t+Qx-sW T value;
i\ )$ public :
1E$^ul-v assignment( const T & v) : value(v) {}
Ye/Y<Ij template < typename T2 >
pO N@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
CI|#,^ } ;
aM\Ph&c7e' 5^N`~ -]:1zU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
f Qf5% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o"qG'\x 9*(uJA 1L4v X tG0
&0` class holder
Fw%S%*B8g {
Lv-M. public :
yDi'@Z9R? template < typename T >
PWS5s^WM assignment < T > operator = ( const T & t) const
wqJ1^>TB {
m3`J9f,c/ return assignment < T > (t);
oK2j PP }
,d8*7my } ;
%eJE@$ I5W#8g!{ YF)c.Q0 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:
!Ic~_7" :MF+`RpL static holder _1;
Nkk+*(Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5&}p'6*K gzp]hh@4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1sXVuto 而不用手动写一个函数对象。
*,Sa*-7( KK/siG~O O/fm/ g` 41d 四. 问题分析
Yo,n#<37 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。
YvFt*t
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。
28lor&Cc 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<a&$D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(6i.>%|_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*YP;HL <p#+('N` 五. 问题1:一致性
#$,b )Uy 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?|
rf
=Wq_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o AM)<#U> +LaR_n[ struct holder
;x-]1 xx_ {
p9~$}!ua //
BB? 4>#D template < typename T >
nZ#0L`@"Y T & operator ()( const T & r) const
=L,7~9 {
U;FJSy return (T & )r;
`'b2 z=j }
bfKF6 } ;
LDj*~\vsq 1raq;^e9 这样的话assignment也必须相应改动:
$u::(s}
x< T0%l$#6v template < typename Left, typename Right >
x+W,P class assignment
??,/85lM {
QJU\YH%} Left l;
^NFL3v8 Right r;
Ypx"<CKP} public :
rch Kr w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HEe_K!_ template < typename T2 >
r|Q/:UV?w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o}y(T07n } ;
uMK8V_p*? +*x9$LSD 同时,holder的operator=也需要改动:
h|OWtf4 9rgvwko template < typename T >
R dLk85<n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!PJp() {
C{]1+eL return assignment < holder, T > ( * this , t);
#bGYd}BfD }
4z,/0 oh,29Gg 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。
O<y65#68Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>lF@M- c2:oM<6| return l(rhs) = r;
Dao=2JB{ 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。
m`Pk )c0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@oQ"FLF. wx_j)Wij6 template < typename Tp >
a( SJ5t?-2 class constant_t
Qn)AS1pL+ {
yBfX4aH:` const Tp t;
#hXxrN public :
@nIoIz
D~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K<MWiB& template < typename T >
'CCAuN>J const Tp & operator ()( const T & r) const
5jHr?C {
- #-Bo return t;
,91 n }
5 TLE%#G@+ } ;
=A(Az _=HNcpDA;0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
mnFmShu 下面就可以修改holder的operator=了
$>rKm
~#7uNH2 template < typename T >
JV?d/[u, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I?_WV_T& {
!1Nh`FN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m|Sf'5fK }
P<=1OWC HJt
'@t=Ak 同时也要修改assignment的operator()
@ ?bY, cJzkA^T9 template < typename T2 >
12tk$FcY8* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
k\IdKiOj!D 现在代码看起来就很一致了。
#x \YA#~ sW76RKX8 六. 问题2:链式操作
hp@F\9j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WAJKP" 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。
FT!X r 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。
8\p"V.o> 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。
HQMug 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*0'< DnGW B_>r|^Vh template < typename T >
0bOT&Z^ struct result_1
,h<xY> {
|?TX^) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1 ]ePU8 } ;
`>
+:38 *E+VcU 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:
yQf(/Uxk*x XW~a4If template < typename T >
?} lqu7S struct ref
q>.C5t'Qx {
Z/d {v:) typedef T & reference;
<r
m)c. } ;
t<"%m)J template < typename T >
4j(`koX_ struct ref < T &>
4'Ya-xx {
Dw$RHogb~y typedef T & reference;
`26.+>Z7 } ;
$F NH:r< `qRyh}Ax" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
f,ZJFb98 N#XC%66qy! template < typename T >
#qv!1$}2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%evtIU<h {
wN^^_ return l(t) = r(t);
6C/Pu!Sx? }
| >'q%xK 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。
CeM%?fr5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A4Q{(z-? ^# 4e_&4 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
;#mm_*L%@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~+V$0Q;L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
5K-,k^T} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\S&OAe/b 最后的布局是:
ewWw Add
C|[x],JCS / \
piqh7u3~ Divide 5
_>;{+XRX[ / \
<":83RCS _1 3
U@D\+T0 似乎一切都解决了?不。
~z")';I| 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
a*iKpr- : 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
V]m}xZ'?^ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
KZa6*,,s u:tcL-;U
template < typename Right >
'Gamb+[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sH'0utD#Y Right & rt) const
Br.UN~q {
A/"2a55 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%9J:TH9E) }
QpRk5NeLe 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
yE(<F2 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
dBS_N/ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
BOP7@ D 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
IO]tO[P# 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
eW8{],B 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
uy~$
:0o 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:
OW@"j;6
3` aof'shS8 template < class Action >
S)W?W}*R\ class picker : public Action
~%eE%5!k {
>< P<k& public :
O*!f%} picker( const Action & act) : Action(act) {}
3<N2ehi? // all the operator overloaded
[>\e@ = } ;
0c1=M|2 9a_UxF+6/ 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。
J!G92A~*] 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:
>n(dyU @ <|]i3_Z template < typename Right >
' o*\N% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qh&q<M {
dmcY]m return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9j5|o([J }
(FZ8T39 A$n.'*gK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-N5h` Ii7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
!0UfX{. .F2"tt?' template < typename T > struct picker_maker
%e)vl[:} {
,\#j6R,{I typedef picker < constant_t < T > > result;
vb]uO ' l } ;
?I:_FT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
="f-I9y {
u$aN~6HG typedef picker < T > result;
bY*_6SPK4 } ;
vRD(* S9^ |nr;OM 下面总的结构就有了:
0(9gTxdB 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。
7;C~>WlU 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。
"LW\osjen picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|u$*'EsP 至此链式操作完美实现。
e6qIC*C ! <{hB&4oL H!,V7R 七. 问题3
DT6BFx 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
B}*\ pdJ ,zH\P+* template < typename T1, typename T2 >
30(e6T; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K|6}g7&X {
CDW|cr{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t\!5$P }
;- Vs|X MrOtsX 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:
V \FlKC EG8z&^O x template < typename T1, typename T2 >
Z/v )^VR struct result_2
{l_D+B; {
vp d!|/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KBI1t$ } ;
`Pwf?_2n- ]^{5` 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?
=&qfmq 这个差事就留给了holder自己。
{4p7r7n' F^TOLwix -~lrv#5Q template < int Order >
YxA nh class holder;
w>Ft5"z template <>
?o/p}6 class holder < 1 >
|Q?$n3-f" {
wJvk public :
qPhVc9D# template < typename T >
&;GoCU Le struct result_1
v{\~>1J{ {
-ucR@P] typedef T & result;
Vt9o8naz } ;
fKua om9 template < typename T1, typename T2 >
(m.jC}J struct result_2
~IQjQz? {
X&K,,C typedef T1 & result;
lWf(!=0m } ;
: R8+jO template < typename T >
eMH\]A~v" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g)MLgjj {
)MX%DQw return (T & )r;
\D[~54 }
I&x69 template < typename T1, typename T2 >
~<osL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1fF\k#BE-% {
#`"B
YFV[E return (T1 & )r1;
'_g*I }
_b=})** } ;
Io_7 %g4)f9> template <>
Pp|pH|(n , class holder < 2 >
{Z[kvXf"mZ {
|e3YTLsI public :
e9B$"_ &2 template < typename T >
9AQ2FD struct result_1
IRI<no {
+Pn`AV1 typedef T & result;
T9'5V@ } ;
)#Y:Bj7H@2 template < typename T1, typename T2 >
.q$/#hN:e struct result_2
)/tdiRpn {
aII:Pzh]B typedef T2 & result;
]O+Nl5* } ;
jbTyM"Y template < typename T >
y? 65*lUl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;{cl*EN {
^#2Y4[@ return (T & )r;
E__A1j*gd }
u+8?'ZT, template < typename T1, typename T2 >
HSk}09GV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5wMEp" YHE {
\V.U8asfI return (T2 & )r2;
VnMiZAHR }
kc:2ID& } ;
cGjkx3l* W-ECmw( 22m'+3I~Y 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> >。
y]f| U-f:~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
BRMR>
~k( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q0
8 S8Yh>j8- return l(i, j) = r(i, j);
aw/5#(1R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mdHC{sp (*Y ENT} return ( int & )i;
6T~xjAuJ3T return ( int & )j;
-^7n+
QX 最后执行i = j;
doaqHri\, 可见,参数被正确的选择了。
$rE_rZ+]=" 5bKn6O)K E^.
=^bR b%,`;hy{ n-_-;TYH 八. 中期总结
/c 1FFkq|K 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
uJ$!lyJ6L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NASRr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x_5H_! \# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZK]C!8\2| I2'UC)
0 Wc$1Re{z Z`b{r;`m8 <tg>1,C f/qG:yTV` 九. 简化
b=+'i 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
/P0%4aWu= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
YX_p3 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Dl%NVi+n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Hd)4_
uBt +-*/&|^等
Xu:Sh<:R 2. 返回引用。
(v8jVbg =,各种复合赋值等
x*[\$E`v 3. 返回固定类型。
X@)5F 9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
BUcze\+ 4. 原样返回。
jC<!Ny-$ operator,
8:,l+[\ 5. 返回解引用的类型。
g%Ap <iT operator*(单目)
}4kd=]Nk 6. 返回地址。
?j8F5(HF? operator&(单目)
MDS;qZx= 7. 下表访问返回类型。
Jx@3zl operator[]
s7<x~v+^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
R1FBH:Iu operator<<和operator>>
Cv|ya$}a cSBYC_LU 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。
'kK}9VKl 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<w.W[ak @U(D&_H,K template < typename Left >
1
{dhGX struct value_return
]dc^@}1bN {
2*5Z|
3aX template < typename T >
ayuj)]b struct result_1
qde.;Yv9 {
C9U~lcIS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C w`v\
9 } ;
70l" [Y 7%9Sz5z template < typename T1, typename T2 >
:grJ}i-D struct result_2
#n7uw {
=)(o(bfSKr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j9sf~}D> } ;
z{cI G8z } ;
Kgi%Nd !12W(4S5 2Tt@2h_L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%<JjftNQ E@aR5S> 下面我们来剥离functor中的operator()
B i?DmrH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
P'GX-H u<./ddC return l(t) op r(t)
,L^eD>|j5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[>Kkj;* return op l(t)
E%
Ce/n return op l(t1, t2)
Qi#%&Jz>f return l(t) op
R 28v5 return l(t1, t2) op
>sdj6^[+ return l(t)[r(t)]
0m6Vf
x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a -,!K FJgr=9> 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:
qdrk.~_ 单目: return f(l(t), r(t));
W`K XO|'p@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`UL#g![J 双目: return f(l(t));
V=
U= return f(l(t1, t2));
Zh]d&Xeq 下面就是f的实现,以operator/为例
@dV'v{:, gYfN?A*`_ struct meta_divide
UMuqdLaT9 {
u[dR*o0' template < typename T1, typename T2 >
}9
N, +* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
n;)!N {
MQY^#N return t1 / t2;
a33}CVG-e3 }
sH(4.36+ } ;
3'8B rK +^YXqOXU 这个工作可以让宏来做:
r4k=i4 -z./6dQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QpwOrxI} template < typename T1, typename T2 > \
N%%2!Z# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
mBSa*s) 以后可以直接用
+',[q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
j|TcmZGO 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
"qjkwf)\ (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。。。)
W'u6F-$2 n]?Yv E OF&{mJH"g' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
:2iNw>z1 lfp[(Ph)9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q 9lz class unary_op : public Rettype
qZACX.Hw {
Y
m=ihQ| Left l;
oa$-o/DhB public :
q`_d>l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F]DRT6) hJ$o+sl template < typename T >
9J h"1i>x2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B/.+&AJw {
Osncl5PD) return FuncType::execute(l(t));
VI7f} }
;[TC`DuNj0 (|+Sbq(o template < typename T1, typename T2 >
(T:OZmEO. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oU`8\n]( {
=lY6v-MBw return FuncType::execute(l(t1, t2));
t&}Z~Zp }
2u9O+]EP } ;
!=%0 4j^-n_T ATx6YP@7~ 同样还可以申明一个binary_op
z-};.!L^ `2N&{( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:j_OO5b! class binary_op : public Rettype
,ab_u@ {
ML@-@BaN Left l;
7{F(NJUO1 Right r;
> SRUC public :
CR8a)X4j# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?4>uGaU\ T,N"8N{K" template < typename T >
4C AV) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$7M/rF;N5X {
+LBDn"5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
LF o{,%B }
5A| 4 S}fU2Wi template < typename T1, typename T2 >
HqM>K*XKU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p }p1>-j {
5gP<+S#>T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!
C}t)R]^ }
KKMzhvf]# } ;
O5}/OH|j Jt-s6-2 <eWGvIEP[ 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
`v2]Jk< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$E=t6WvA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X`xI~&t_ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
s=)0y$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Cjvgf.>$ 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。。。
PqOy"HO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/cmnX'z 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)
In1VW|4h 下面是修改过的unary_op
&uLxAw _-NS-E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
R<r"jOd] class unary_op
p)
x.Y {
5f54E|vD Left l;
ZqI.n4:9 p(2j7W-/ public :
3F%Qq7v $}[Tj0+: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'WqSHb7 ^iaeY
jI template < typename T >
Q:iW k6 struct result_1
H>AzxhX[n {
)B d`N^k+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q@3.0Hf|{ } ;
#=WDJT: X,- '
v[z template < typename T1, typename T2 >
d6lhA 7 struct result_2
lYd#pNN {
?FRR"; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-t9oL3J } ;
{Y5h*BD> Xco$
yF% template < typename T1, typename T2 >
I3Sl>e(Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5H6GZ:hp {
'-#6;_ i< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}?P~qJ|1 }
~qNpPIrGr ?`F")y template < typename T >
=J8)Z'Jr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:,F^{ {
f{e*R#+& return OpClass::execute(lt(t));
v)JQb-< }
^v3+w"2 ;U<)$5 } ;
sF;1)7]Pq e,E;\x
& ej,MmLu~^ 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
(2@b ,w^ 好啦,现在才真正完美了。
m@JU).NKCS 现在在picker里面就可以这么添加了:
hBsjO3n $2BRi@ template < typename Right >
%9mCgHQ9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pb%#`2" {
./<3jf : return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HqgTu` }
z>j%-3_1 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
_|8"&*T^ jn\\,n"6 MbnV5 b:X MC#bo{Bq3- "4"\tM( 十. bind
F__>`Dol 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
C>68$wd> 先来分析一下一段例子
Lu:!vTRmw aic6,>\!' !^axO int foo( int x, int y) { return x - y;}
|r-<t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(%0X\zvu/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]VJcV.7` 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。
=hl-c 我们来写个简单的。
<i`EP/x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/LSiDys 对于函数对象类的版本:
|P?8<8p HTqik w5X template < typename Func >
UjKHGsDi4 struct functor_trait
He!0&B\7h {
[q.W!l4E typedef typename Func::result_type result_type;
BC$In! } ;
dN*<dz+4r 对于无参数函数的版本:
h y[_ !;\-V}V template < typename Ret >
CKBi-q FH struct functor_trait < Ret ( * )() >
-nk %He {
_)Qt,$ typedef Ret result_type;
Gj)Qw6
} ;
JAiV7v4&R 对于单参数函数的版本:
k6Tpaf^ ptDA))7M/ template < typename Ret, typename V1 >
JnsXEkM) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
I(7gmCV {
F 1zc4l6 typedef Ret result_type;
}bnkTC } ;
nVM`&azD 对于双参数函数的版本:
rRt<kTk!U 7I44BC*R~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
sIy$}_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ud#8`/!mq {
h=U 4 typedef Ret result_type;
g1{wxBFE } ;
-"nYCF 等等。。。
AN1bfF:C 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`fV$'u P<(mH=K template < typename Func >
}N|/b"j9 struct func_return
Ce)Wvuh {
>WEg8'#O template < typename T >
W2B=%`sC struct result_1
e^an` </{ {
R"=M5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mT9\%5d3 } ;
hWu)0t gjWH
}(K template < typename T1, typename T2 >
;lEiOF+d struct result_2
UmuFzw^ {
O^$Zz< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'ng/A4 } ;
!Ch ya } ;
n 3]y$wK e+WVN5"ID> |Wgab5D>V 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]z%9Q8q' iau&k`b` template < typename Func, typename aPicker >
[<;2 C class binder_1
~e8n yB {
,m8*uCf Func fn;
a+i+#*8wm aPicker pk;
=R"tnjR public :
rY= #^S &$Lm95 template < typename T >
;$Jvqq|T struct result_1
3"n8B6 {
F)w83[5_d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZB%~> } ;
{;/o4[jlg CQ[-Cp7 template < typename T1, typename T2 >
~4<3`l=A struct result_2
dFFqs&c Q {
cFvx*n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MvmP["%J4_ } ;
z-G (!]: WV
U9NmvE binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@k,(i=** bn35f<+ template < typename T >
2A|6o*s" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}0RFo96)v {
!?/bK[
P, return fn(pk(t));
AUde_1hi }
+GU16+w~E template < typename T1, typename T2 >
P0z{R[KBH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z:5ROlk0 {
""^BW Re D return fn(pk(t1, t2));
{B.]w9 }
pe})A } ;
L?+|%[ ie5ijkxZ( 7F:;3c 一目了然不是么?
;@
X 最后实现bind
2kq@*}ys &X,)+b= nF$)F?|| template < typename Func, typename aPicker >
vPNZFi-( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wR4u}gb#q {
@I6 A9do return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5q`)jd !*) }
>8O=^7 Ki6.'#%7 2个以上参数的bind可以同理实现。
z.HNb$; 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。
m(:qZW 5)NBM7h 十一. phoenix
SfSEA^@| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\<x_96jt!\ #@s~V<rW for_each(v.begin(), v.end(),
F5[ITK]A4 (
^>{;9lo< do_
VDjIs UUX [
+/86w59 cout << _1 << " , "
1|w:xG^ ]
?Hxgx .while_( -- _1),
HCkqh4 cout << var( " \n " )
$!!=fFX*y )
[<a%\:c m4 );
aEdJ ri >/kG5]zxY 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%]$p ^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
@SG"t,5s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+u:OAsR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"gajBY 8A u<\~p hcc-J)=m template < typename Cond, typename Actor >
N/{Yi
_n class do_while
dS_)ll.6z {
{59VS
Nl Cond cd;
gs8@b5 RSb Actor act;
SH$cn,3F8 public :
,bp pM template < typename T >
u4M2Ec struct result_1
C{i;spc!bi {
#]a51Vss typedef int result_type;
vek:/'sj3p } ;
maEpT43f +Z~!n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`$agM@"^ f%[ukMj& template < typename T >
o]jP3
$t; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UMi`u6# {
VD&3%G! do
?[1qC=[Z< {
15T[J%7f act(t);
9AddF*B }
J}_Dpb [L while (cd(t));
R{KIkv return 0 ;
)^>XZ*eK }
t:sq*d } ;
SLjf<.S 7O9hn2?e ^zPEAXm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C
3XZD4.2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#Q7x:,f 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
"~2#!bK7 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5~%,u2 下面就是产生这个functor的类:
A1t~&? u#@{%kPW HGQ?(2] 8$ template < typename Actor >
^8l3j4 class do_while_actor
C"^hMsU8 {
X8SRQO^ Actor act;
D<3V#Opw public :
l8AEEG8> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZIL|
.<8I sqpOS!] template < typename Cond >
hB}h-i(u picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
R~5*#r@f } ;
SM#S/|.] ]\ 2RVDC (p.3'j( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;!JX-J q 最后,是那个do_
fw|+7 O "3i80R\w`F 8u'O`j class do_while_invoker
=6:L +V {
T<e7(= public :
d:<H?~ template < typename Actor >
MjXE|3& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
hN_f h J {
Am4^v?q return do_while_actor < Actor > (act);
W6Aj<{\F }
)x8;.@U } do_;
Ds%&Mi sId(PT^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uQu/(5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%X"m/4c8} 最后来说说怎么处理break和continue
E_D ^O 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。
]dbSa1? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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