一. 什么是Lambda
kO*$"w#X[p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PJrtMAcKq 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
2WVka (<oyN7NT >:!X.TG$ y(pks$ class filler
"s_lP&nq {
-JjM y X public :
`&sH-d4v void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E5lBdM>2 } ;
/U)D5ot< *m,k(/> Nf"r4%M<6 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:
oVe|Mss6 Zt.|oYH$ K_ ~"} ;^I*J:] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$.rhRKs RnI&8 xJ)n4) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z(^]J`+\ )i^<r ;_z vv+z'(l H_X [t* 2 二. 战前分析
w{@ o^rs 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。
%k?U9pj^ 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
;Q*or2"! 2M'[,Xe Z>W g*sZy) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4 bH^":i( /* --------------------------------------------- */
pF Rg?- vector < int *> vp( 10 );
y)!5R 3b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$ ,}E /* --------------------------------------------- */
5VAK:eB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t+iHQfuP9A /* --------------------------------------------- */
%H&@^Tt a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
m~d]a$KQ5- /* --------------------------------------------- */
1@1U/ss1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=i*;VFc /* --------------------------------------------- */
usCt#eZK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h*$y[}hDuv b8SHg^} AKyUfAj3 a (b# 看了之后,我们可以思考一些问题:
?fjuh}Q5h 1._1, _2是什么?
#[~pD:qqM 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。
Zk"eA'"\ 2._1 = 1是在做什么?
[^e%@TV>d 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。
ft KTnK. 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。
sN2p76KN &NK,VB; S4Ww5G?. 三. 动工
&*G#H~\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>kp?vK;'B \GZM&Zd Ksj -zR; fNt`?pWH template < typename T >
{~sDYRX class assignment
A}N?/{y)G {
I3mGo T value;
lXiKY@R# public :
P5nO78 assignment( const T & v) : value(v) {}
]?
g@jRs template < typename T2 >
?_vakJ
) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2Yn <2U/^R } ;
DN~nk D \sWZ tlqiXh< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-~30)J=e` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yc
`)R jWl)cC bc)~k: xt%7@/hiE class holder
!0@Yplj {
fM63+9I)\ public :
ZUR6n>r template < typename T >
4?7W+/~<& assignment < T > operator = ( const T & t) const
ytoo~n {
ps%q9}J return assignment < T > (t);
`t9?=h! }
dEA6 } ;
O6/f5 4VCOKx pd7NF-KD 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:
-
'W++tH= An"</;HU static holder _1;
VG5+CU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PuT@}tw
lq&wXi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YWe"zz 而不用手动写一个函数对象。
GlT7b/JCG Uo>]sNP~ 2hkRd>)&5 5>j)kx=J9 四. 问题分析
6qaQ[XTxf 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。
TAF
PawH 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。
h`k"A7M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/[)qEl2]K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5sJJGv#6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H_ox_
u} Nkl_Ho, 五. 问题1:一致性
@$c\dvO 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
^!z[t\$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<$~mE9a6 i Ae<&Ms struct holder
\\7ZWp\fN {
YmgLzGk` //
?5cI' template < typename T >
mvZw T & operator ()( const T & r) const
J<maQ6p {
>U*T0FL7 return (T & )r;
? 1$fJ3 }
$UCAhG$ } ;
\lC d'$T4yA 这样的话assignment也必须相应改动:
Z->p1xkX :^x?2%
~K. template < typename Left, typename Right >
C
#6dC0 class assignment
Jesjtcy<* {
[P7N{l=I Left l;
&2zq%((r Right r;
+0q>fp_K(+ public :
e\JojaV assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$8[r9L!
template < typename T2 >
!PJ 6%" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
78OIUNm` } ;
QC;^xG+W W.0L:3<" 同时,holder的operator=也需要改动:
Z%Zd2
v +g]yA3 template < typename T >
3*)ig@e6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?Poq2 {
ehG/zVgn return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ve!fU }
D{d>5P?W HnCzbt@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
m"jV}@agX 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)
^3avRsC p4i]7o@ return l(rhs) = r;
16i"Yg!* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
J8)#PY[i4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P7MeX(Tay z0*_^MH template < typename Tp >
}HYjA4o\A class constant_t
jR#~I@q^ {
_({A\}Q| const Tp t;
mJ`A_0 public :
{aJJ`t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>Ll$p0W template < typename T >
@wC5 g 4E const Tp & operator ()( const T & r) const
i'wAE:Xe {
g9WGkHF return t;
YH_7=0EJ }
-!L"') } ;
X'% ;B QZhjb 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g
HbxgeL 下面就可以修改holder的operator=了
6]pX>Xho Y.U[wL> template < typename T >
D<X.\})Md assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D"ehWLj {
Xy &uZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V-r3-b }
,b;{emX h <rL/B
k 同时也要修改assignment的operator()
Kmv+1T0, 9Xo[(h)5d template < typename T2 >
zC:wNz@zK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^e>Wo7r 现在代码看起来就很一致了。
U Gpu\TB x5WW--YR+ 六. 问题2:链式操作
4[-*~C|W5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
p6XtTx 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。
xvSuPP4 m 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。
&gE 75B 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。
mA@Me7m} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P?]aWJ u@%r template < typename T >
BEgV^\u struct result_1
:C8$Xi_i} {
"y<?Q}1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$Qy7G{XJ[^ } ;
d@G}~&.| rf%7b8[v 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
\VFHHi:I W|,V50K template < typename T >
LW:LFzp struct ref
D^;*U[F? {
1G'`2ATF* typedef T & reference;
%9#gB } ;
:BGA. template < typename T >
{Pu\?Cq struct ref < T &>
wgRsZ {
T}=>C+3r typedef T & reference;
awUx=%ERtA } ;
4~OQhiJ R?EASc!b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}AvcoD/b N9<Ujom template < typename T >
h}Wdh1.M3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1uk0d`JL {
*79m^ return l(t) = r(t);
?}Lg)EFH }
o!r8{L 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
<JwX_\?ln 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EK$Kee}~ b2b75}_A 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
+EM_TTf4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&h,5:u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,*@AX> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?P7]u>H 最后的布局是:
<(e8sNe Add
|J~eLh[d / \
CCGV~e+ Divide 5
_ZAch zV / \
%,*G[#*& _1 3
G^1b>K 似乎一切都解决了?不。
xyE1Gw`V 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。
j9/-"dTL 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。
M-uMZQe 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:
lRP1&FH0 cubk]~VD template < typename Right >
n!E2_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*X38{rj Right & rt) const
2spg?] {
=4 X]gW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^R$'eG 4L? }
fXQiNm[P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;*[9Q'lI* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
a/uo}[Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
3?s ?XAh 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Bfv.$u00p 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。
U^Tp6vN d 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?
Pu>N_^ C 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:
T/P7F\R BD#.-xWV template < class Action >
-6Mm#sX class picker : public Action
B )JM%r {
O;]?gj 1@ public :
s
Fgadz6O picker( const Action & act) : Action(act) {}
bxXiQa // all the operator overloaded
U~2`P } ;
oT|m1aGE i(6J>^I 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。
Kt.~aaG_ 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:
;#G%U!p sxED7,A template < typename Right >
pD@zmCU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i$-#dc2qY {
sst,dA V$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cv=GZGn- }
b]]N{: I t^tCA - Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G7* h{nE 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。
cUDg M !@
YXZ template < typename T > struct picker_maker
nD,{3B#
{
;</Twm;: typedef picker < constant_t < T > > result;
(w2=
2$ } ;
'?Iif#Z1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"L2 m-e6 {
1;W=!Fx typedef picker < T > result;
YbMssd2Yg } ;
J%dJw} ev>oC~>s 下面总的结构就有了:
{sC=J hs- 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。
fV ZW[9[ 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。
|Zq\GA picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o VB"f 至此链式操作完美实现。
I/UQ' xx I*1S/o_xI uf@U:V 七. 问题3
wy4q[$.4v 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|j_`z@7( \-.
Tg!Q6 template < typename T1, typename T2 >
-rDz~M+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ls:=A6AGM {
pX<a2FP return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZcZ;$* }
zd`=Ih2Wx BQjam+u6 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:
Z%v6xP. =%h~/, template < typename T1, typename T2 >
4S *,\ q]q struct result_2
9)yG.9d1 {
u;n(+8sz typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'H=weH } ;
AQci,j" _IYY08&(r 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?
6f}e+ 80 这个差事就留给了holder自己。
0:dB
9 -fux2?8M /{G/|a template < int Order >
jpO38H0) class holder;
#O</\|aH)i template <>
`45d"B
I class holder < 1 >
<"I?jgo {
Wg1tip8s public :
HtzMDGV< template < typename T >
&"j@79Ym1~ struct result_1
,35Ag#va {
=QiT)9q) typedef T & result;
mG}k 3e- } ;
*o|p)lH template < typename T1, typename T2 >
3LrsWAz' struct result_2
5<r)+?!n {
v>^jy8$ typedef T1 & result;
)_O.{$
to } ;
n^6TP'r template < typename T >
N<bD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`GkRmv* {
i;HH !
TaN return (T & )r;
U]j&cFbn5_ }
2B'^`>+8S template < typename T1, typename T2 >
QX/]gX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B'/Icg.T {
x9\J1\ return (T1 & )r1;
={xqNRVd }
83xd@-czgh } ;
(lb`#TTGx 2?H@$-x> template <>
,^!Zm^4, class holder < 2 >
eu=|t&FKk {
Zr R+QV public :
U;>B7X;`E4 template < typename T >
{"\q(R0 struct result_1
[Z% l. {
FP@A;/c typedef T & result;
_3zU,qm+ } ;
m^c%]5$ template < typename T1, typename T2 >
Xi*SDy struct result_2
z}mvX.j7 {
.^GFy typedef T2 & result;
r)%4-XeV } ;
T*p|'Q` template < typename T >
U!_sh< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|H<|{{E {
C,R,:zR return (T & )r;
&(WE]ziuO }
*+&z|Pwv[^ template < typename T1, typename T2 >
j@_nI~7f} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;,FT&|3o {
(J/>Gy)d return (T2 & )r2;
a'm!M:w }
2kC^7ZAwu } ;
Bac?'ypm _82<|NN: IZ|c<#r6 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> >。
[3GKPX:OA/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
57'q;I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1k0^6gE| _J+]SNk return l(i, j) = r(i, j);
{kT#o3,>w6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j}i,G!-u S_`W@cp[ return ( int & )i;
-%saeX Wo return ( int & )j;
(=6P]~, 最后执行i = j;
g2!0vB> 可见,参数被正确的选择了。
4p*?7g_WVH s_x=^S3~LO yIM.j;5:~5 U<1}I.hDJ (Be$$W 八. 中期总结
ojiM2QT}m 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:
#tCIuQ, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2#,8evH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f|;HS!$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Rv0-vH.n Q1]V|S;)X Rs`Vr_?Hk 7)g;Wd+H Vj?*=UL 4da^d9ZOy 九. 简化
C!CaGf= 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。
O@G<B8U,K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
tsCz+MP 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:
_SU,f> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yz54:q? +-*/&|^等
O e0KAn 2. 返回引用。
y}3
`~a =,各种复合赋值等
5%vP~vy_} 3. 返回固定类型。
8^&fZL', 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#g5't4zqx 4. 原样返回。
\JF57t}Zk operator,
{X{01j};8 5. 返回解引用的类型。
t[L2'J.5 operator*(单目)
C.DoXE7 6. 返回地址。
VQZT.^ operator&(单目)
Vs2 v j 7. 下表访问返回类型。
>KH(nc$ operator[]
J
tn&o"C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
CNpCe-%& operator<<和operator>>
b}"vIRz _rWTw+
L 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。
#t5JUi%in* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
L%=BCmMx 'Q^G6'(SaK template < typename Left >
3RY|l?n> struct value_return
U O{xpY {
?CL z@u~ template < typename T >
VH$\ a~| struct result_1
`UzCq06rJ1 {
M[&.kH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
HzFt } ;
m-&a~l (RI>aDGRH template < typename T1, typename T2 >
Lt#:R\;& struct result_2
Bk@_]a {
$P1d#;rb% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j:\_*f } ;
=qVAvo' } ;
KJ05Zx~uma Rwi5+;N p]J]<QaZD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&El[ g
tSHy*3] 下面我们来剥离functor中的operator()
g]TI8&tP!L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
fitK2d [jmAMF<F return l(t) op r(t)
iIC9rso"Q1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
U iPVZ@? return op l(t)
f/|a?n2\hm return op l(t1, t2)
}T^v7 LY return l(t) op
h;mQ%9 Yd return l(t1, t2) op
rkER` return l(t)[r(t)]
jw6 ng>9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j2C^1:s@m ^{:[^$f:l 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:
s^x ,S 单目: return f(l(t), r(t));
*jqPKK/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+O%a:d% 双目: return f(l(t));
Qr xO
erp return f(l(t1, t2));
yp7,^l 下面就是f的实现,以operator/为例
Phjf$\pt [eTck73 struct meta_divide
kdZ-<O7@ {
Y7IlqC`i template < typename T1, typename T2 >
2oNPR+
- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&~f*q?xR {
Ky{I&}+R| return t1 / t2;
:O_<K& }
Yru1@/; } ;
#0$eTdx# P St|!GST 这个工作可以让宏来做:
TBLk+AR ;/]c^y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u9[w~U# template < typename T1, typename T2 > \
|Z +E(F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\H'CFAuF 以后可以直接用
~wQ WWRk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bB[*\ 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
vU=k8 (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。。。)
+[go7A$5 j^R~ Lt4 W(3~F2 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
qy0_1xT- yW7S
}I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y)-)NLLG;n class unary_op : public Rettype
P+h<{%:* {
l2_E6U" Left l;
5&7?0h+I public :
RM=+ZmA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xsypIbN 2%, ' }Bus template < typename T >
mZ.6Njb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2QQYXJ^ {
,t,65@3+b return FuncType::execute(l(t));
K,T]Fuy }
X+G*Q}5 Vu8-Cy>Q? template < typename T1, typename T2 >
>ww1:Sn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R^w >aZoJ {
?VHwYD.B return FuncType::execute(l(t1, t2));
5v03<m0`y }
AhFI, x } ;
\|4MU"ri .J!
$,O@ Q $,kB<M 同样还可以申明一个binary_op
[/`Hz]R GA@Q:n8UuR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
70l;**"4 class binary_op : public Rettype
~$`YzK^*X {
p!5JO4F$ Left l;
OKH~Y-%< Right r;
InGbV+ I public :
Gt*<? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tfU3 6PR V$]a&wM<5 template < typename T >
BN>$LL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?^A:~" ~ {
IpVwn Nj!} return FuncType::execute(l(t), r(t));
`e69kBAm }
#~qp8
w {xx;zjt%}} template < typename T1, typename T2 >
9w<_XXQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$ }bC$?^ {
9>Z#o<*_/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
oN}j <6s
}
&:{yf= } ;
w9h5f u>Kvub #NxvLW/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
NjMLq|X 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ap_+C~%+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X-^Oz@.> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
DY27' `n6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G+yz8@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
\crmNH)3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K&oO+ G^f 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
OnJSu
z>- 下面是修改过的unary_op
R')GQ.yYq VL1z$<vVXt template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q&\ksM class unary_op
`I<|*vW
u {
_Dt TG<E Left l;
q.tL' /1GZN *I public :
`Hu;Gdj= cjpl_}'L: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
! (tJZ5 a"N_zGf2$ template < typename T >
: \`MrI^ struct result_1
~1!kU4 {
:CHd\."%+1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0w&1wee( } ;
sZ$ ~abX 4<HJD&@V template < typename T1, typename T2 >
7K4%`O
struct result_2
tr+~@]I+ {
(]dZ+"O{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t0(hc7` } ;
]d(}b>gR~( zK;t041e template < typename T1, typename T2 >
+?'acn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v#G ^W {
$cCB%} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)QT+;P. }
Fb-TCq1y# ShxX[k template < typename T >
5eJd$}Lbc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Z=H>w {
=Q/i<u return OpClass::execute(lt(t));
=jh:0Q<43+ }
[Xg"B|FD0 ~:Nyv+g,$ } ;
v}i}pQ\DK 85]UrwlA4 .?
/J 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
|+''d 好啦,现在才真正完美了。
06
1=pV$CJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
QI<3N WDR!e2G template < typename Right >
"f+2_8%s+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s q$|Pad[ {
Uk4">]oct return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b.+\qaR }
.(ir2g 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。
ya=51~ by" I'hQbLlG gw^+[}U# Qa+gtGtJ fZC,%p 十. bind
[x,&Gwa 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。
O'(vs"eN 先来分析一下一段例子
h'+ swPh 1F/&Y}X -D(!B56_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
}z#8vE; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
71InYIed bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D?R z| 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。
AH+J:8k 我们来写个简单的。
I(SE)%!%S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4j5 "{ 对于函数对象类的版本:
YzqhFFaj. vP!gLN]TV template < typename Func >
eNX-2S struct functor_trait
&V$R@~x {
YQOGxSi typedef typename Func::result_type result_type;
h?sh#j6 } ;
c-F&4V 对于无参数函数的版本:
"]<Ut{Xb .xx9tP}Xy template < typename Ret >
n>'}tT)U struct functor_trait < Ret ( * )() >
v)06`G {
l3,|r QD typedef Ret result_type;
3 0Z;}<)9 } ;
2#!D" F 对于单参数函数的版本:
3h&s=e! H{8\<E:V+} template < typename Ret, typename V1 >
p5\b&~
g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tx.sUu6 {
OB%y'mo7] typedef Ret result_type;
fi1UUJ0
U; } ;
-c
tZ9+LL 对于双参数函数的版本:
be_t;p`3 "F&uk~ b$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#R$!| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`Cc<K8s8 {
{sLh=iK typedef Ret result_type;
he,T\}; } ;
\; ]~K6= 等等。。。
E+gUzz5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#oaX<, VCI G+Gz template < typename Func >
s$Mj4_p3l struct func_return
01J.XfCd6 {
V>hy5hDpH template < typename T >
M1:m"#= struct result_1
rv+"=g {
F n\)*; ^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.._wTOSq } ;
Lt)t}0 $ _zdjzT template < typename T1, typename T2 >
?w.Yx$Z" struct result_2
nxG vh4'i8 {
jGt[[s
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p&7>G-. } ;
xk,E
A U } ;
MxY CMe4S[ vR -/c Gc>\L3u 最后一个单参数binder就很容易写出来了
u+*CpKR} yuND0,e template < typename Func, typename aPicker >
3E#acnqn* class binder_1
(g 8K?Q {
9%x[z%06 Func fn;
"|hmiMdGB aPicker pk;
2`;
0y M public :
7w9) ^ b3Do{1BV template < typename T >
*@yYqI<1a struct result_1
M/BBNT {
'+$2<Ys typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5)}xqE"x } ;
:Z<-J` jYU#]
|k~ template < typename T1, typename T2 >
VB Ce=< struct result_2
yd2ouCUV {
%f@]- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bygwoZ<E } ;
"UE'dWz UXd\Q'' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s3q65%D 419t"1b template < typename T >
uvT]MgT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ztf (.~ {
es.`:^A return fn(pk(t));
EPyFM_k }
MVV<&jho{^ template < typename T1, typename T2 >
Zcc6E2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xX}vxhN {
gbF.Q7?$u return fn(pk(t1, t2));
JTVCaL3Z }
tL D.e } ;
*F=wMWa 2Ddrxc>48 hF6EOCY6D 一目了然不是么?
)4j#gHN\ 最后实现bind
&0M^UvO 98x(2fCvF( WFtxEIrl3j template < typename Func, typename aPicker >
GX\/2P7CZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B;^7Yu0, {
(d_{+O" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.a$][Jny }
Jyvc(~x y>|7'M*+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
&}rh+z 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。
r3#H]c VaH#~! 十一. phoenix
Fe:0nr9; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MSw/_{ 0LxA+ for_each(v.begin(), v.end(),
;gf^;%FK (
JrO2"S do_
O GSJR`yT [
RzXxnx)]q cout << _1 << " , "
R:=i/P/ ]
/z6NJ2jb .while_( -- _1),
]e
R1
+Nl cout << var( " \n " )
|FH/Q-7[ )
an.)2*u );
je.mX /Lpj JIDE]f 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:
+.{_n(kU 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
C%l~qf1n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H=EvT'g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pkhZW8O Aqq%HgY:t #AE'arT< template < typename Cond, typename Actor >
9MVW~V class do_while
X#IVjc:&L {
+\SbrB P Cond cd;
"h\{PoG Actor act;
^KmyB6Yg public :
BT>8 template < typename T >
$f_Brc:n { struct result_1
Es1Yx\/: {
}wz )" typedef int result_type;
zS]Yd9;X1 } ;
B$aboL2
!1;DRF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
UEt#;e g;Bq#/w template < typename T >
#NwlKZ- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sw>AgES {
zAS&L%^ tV do
Gb\}e}TB[ {
p<tj6O act(t);
}fUV*U:3 }
7'd_]e-. while (cd(t));
$U3s:VQ ' return 0 ;
Xfk&{zO-j }
gtJUQu p2 } ;
&H`yDrg6U yD(0:g# =DUsQN! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0~Z2$`( 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。
=#SKN\4 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。
1vu=2|QN 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。
UPA))Iv> 下面就是产生这个functor的类:
Y<I/y t
:sKvJ hBOI:4u[ template < typename Actor >
&K|<7Efx class do_while_actor
3T%WfS+ {
aa8WRf Actor act;
/&Khk # public :
8tY], do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rer=o S 77.5
_ template < typename Cond >
FX4](oM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
RV.*_FG } ;
52,p CyU wqK>=Ri_ /!ux P~2U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!zVuO*+ 最后,是那个do_
Ay22-/C|@ V.>'\b/# mN!>BqvN class do_while_invoker
;N6L`| {
Y6 ,< j| public :
p(:\)HP)R template < typename Actor >
#92:h6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1ki##v[ W8 {
; P&Ka return do_while_actor < Actor > (act);
K3M<% }
7_?:R2]n } do_;
xzbyar< OIe {Sx{y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)UO:J7K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
==l p\ 最后来说说怎么处理break和continue
YR=<xn;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。
i\XOk! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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