一. 什么是Lambda
Y<h [5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
koTb{U L 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,
D
on8xk -C df'xx)kW ` 6'dhB class filler
7y/Pch {
*
11|P public :
?J1x'/G void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y+[Z,
} ;
0}:wM':G 8*-N@j8 Gs0x;91 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:
Z2.S:y. v[}g+3a AVR=\ qR $%%K9Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/4 Q^L>a !.^%*6f \_#Z~I{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bq}hj Cy
@71n{9 D{Rk9MKkE d9E'4Zm 二. 战前分析
p2\mPFxEP 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。
w4"4(SR. 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
E7c!KJ2 ryKc7< `'gadCTb= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3u tJlD /* --------------------------------------------- */
^rP`
.Z vector < int *> vp( 10 );
<q dM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FVw4BUOmi /* --------------------------------------------- */
$QbaPmHW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qa!3l b_'M /* --------------------------------------------- */
mh8{`W & int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yH:gFEJ:x /* --------------------------------------------- */
MD62ObK! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~$@~X*K~ /* --------------------------------------------- */
=MP?aH
[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/xu#ZZ?8F_ %`F&,!d lCznH?[ Mjr19_.S 看了之后,我们可以思考一些问题:
i`F8kg`_K 1._1, _2是什么?
o2J-& 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。
}0%~x, 2._1 = 1是在做什么?
6')pM&`t 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。
:hA=(iz 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。
oU`J~6.&S /@!%/Kl I<["ko,t@? 三. 动工
,$xV&w8f\" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O6gl[a ZN {okx*]PIc K< ;I*cAX @S%ogZz*m template < typename T >
/&`sB| class assignment
8pEiU/V {
G';yb^DB T value;
("+J*u*kq_ public :
u3Qm"? $` assignment( const T & v) : value(v) {}
)nI}K QJ< template < typename T2 >
AxbQN.E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cKb jW } ;
t\/i9CBn lO=Nw+'$S 2D"n#O`y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZYi."^l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
oXQzCjX_ M`~UH\ iFypKpHg~ 2Gw2k8g& class holder
d5hYOhO[ {
HoTg7/iK public :
?hXeZB+b4 template < typename T >
d[p-zn. assignment < T > operator = ( const T & t) const
6w )mo)<X {
3.c0PRZ return assignment < T > (t);
=F B[<% }
jIzkI)WC| } ;
vzr?#FG 91Fx0( &"h 9Awn2 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:
z)Yk&;XC 9L"Z
~CUL static holder _1;
~=!d>f~U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
TSl:a & =)2sehU/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hJkSk;^ 而不用手动写一个函数对象。
ir72fSe \hm;p ^-*q ]YO &_# 四. 问题分析
)@IDmz> 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。
c7E|GZ2Hc 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。
/8)-j}gZa 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
k^JV37;bl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
??'>kQ4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;2NJkn9t MHuQGc"e+4 五. 问题1:一致性
L,(H(GeX 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?|
JlM0]__v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sDylSYq xrXfLujn% struct holder
JQo"<<[ {
/M0A9ZT[ //
p#]D-?CM) template < typename T >
h^H~q<R[T T & operator ()( const T & r) const
"
hD6Z {
IbC8DDTD return (T & )r;
xw>\6VNt }
}o'WR'LX } ;
1TOT}h5 _#jR6g TY 这样的话assignment也必须相应改动:
hk +@ngh% aJ4y%Gy? template < typename Left, typename Right >
V5.=08L class assignment
MeP,8,n' {
l{2Y[&% Left l;
T[?toqkD>z Right r;
M6j!_0j public :
[110[i^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%u)niY-g template < typename T2 >
!"G|y4O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4@Q`8N. } ;
,>AA2@6zMT N084k}io 同时,holder的operator=也需要改动:
"1-gMob q2pq~LI template < typename T >
lCX*Q{s22 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LGau!\ {
IwTAM9n return assignment < holder, T > ( * this , t);
^z _m<&r }
f3p)Q<H>`( 0tFR.
sS? 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。
.$rt>u,8< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:Sd"~\N+ q[wVC
h return l(rhs) = r;
) ]y^RrD 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。
Yp;6.\Z8[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$ YPU(y tn\PxT template < typename Tp >
]46-TuH class constant_t
3jJd)C R {
TA~FP#. const Tp t;
d,"6s=4(q public :
`1hM3N.nO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
gQ0W>\xz template < typename T >
-!ARVf * const Tp & operator ()( const T & r) const
mj!P
] {
<*vWcCS1 return t;
zG|#__=T }
'1Z3MjX } ;
0o>l+c xc&&UKd 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n6 VX0R 下面就可以修改holder的operator=了
"h84D&V F s{}bQyQ template < typename T >
(H*EZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9P)28\4 {
Z7Gl^4zn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]6*+i $ }
6%^9`|3 U~}cib5W5 同时也要修改assignment的operator()
UD+r{s/% Bm\OH# template < typename T2 >
zfBaB0 P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w%NT
0J 现在代码看起来就很一致了。
W3h{5\d! ;Q}pmBkqB 六. 问题2:链式操作
-:P`Rln 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H+O^e l 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。
x392uS$# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
h88IP:bo 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Nm;V9*5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XVRtfo aP}%&{iC* template < typename T >
MB#KLTwnT struct result_1
ss4<s
5:y {
"{X_[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'-?t^@ } ;
B+pJWl8u "KhVS 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
.%3qzOrN M?FbBJ`sF template < typename T >
-AX[vTB struct ref
E~| XY9U36 {
NU#rv%p typedef T & reference;
}aJK^>^>A } ;
Z,ZebS@yG template < typename T >
^;xO-;q struct ref < T &>
>RL|W}tI4 {
KJ]ejb$ typedef T & reference;
w?db~"T } ;
I8]q~Q<-P M,f|.p{,Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9>1
$Jv3 ]B'H(o
R<| template < typename T >
(!iGQj(m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
N:yyDeGyW {
(8?5REz return l(t) = r(t);
ap%
Y} }
FhyA_U%/nF 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
MY$-D+#/` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SyWLPh AWqc?K@ 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
^ 1 P@BRh _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<s737Rl _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Q x]zz4jD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.^}
vDA 最后的布局是:
i(l'f# Add
k"V@9q;* / \
3"pl="[* Divide 5
(XDK&]U / \
=C[2"Y4JK0 _1 3
)ZP-t!).G# 似乎一切都解决了?不。
ly)b=ph& 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。
B&Igm<72x 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。
xr<.r4 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:
sJHN4 !]v &/ template < typename Right >
|k-IY]6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(fYrb#]!y Right & rt) const
-UhGacw {
t'F_1P^*/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E{-W#}# }
1~x=bphS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Q5N;MpJ- 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。
p7YfOUo
k 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。
)Fo1[:_B' 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。
7z?rx 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。
\s[/{3 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?
xg>AW Q 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:
0qV"R7TW NSPa3NE template < class Action >
yM8<)6= class picker : public Action
96&Y {
\AT]$`8@_ public :
VgSk\:t picker( const Action & act) : Action(act) {}
DsY$ // all the operator overloaded
bLHj<AX#>| } ;
H(1(H0Kj" Nd"Rt Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
i~k9s 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:
#xopJa Y =>0+BD template < typename Right >
ly{Q>MBM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
FZEK-]h. {
bwm?\l.A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#e!4njdM }
*$KUnd-T :jFKTG
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~[mAv#d&i 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
E/MNz}+ 4+V+SD template < typename T > struct picker_maker
v%e-vl {
_V9 O,"DDc typedef picker < constant_t < T > > result;
YGA("< } ;
}Ot
I8;> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
D{](5?$`| {
9P3jx)K typedef picker < T > result;
Ua@rp3fr } ;
NjCdkT&g )m-l&UK 下面总的结构就有了:
8"M*,?.] 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。
z_dorDF8`> 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。
Qe!Q
$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{ZS-]|Kx 至此链式操作完美实现。
uF!3a$4] *|f&a RsYn6ozb 七. 问题3
j;tT SNF 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
LWB"}#vt s7FJJTn template < typename T1, typename T2 >
i4Y_5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(O
N
\-* {
u7=jtB return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>+[uV^2[ }
'JBf*p". x9#>0
4s 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-$(,&qyk r@xMb,!H template < typename T1, typename T2 >
FQR{w struct result_2
$XqfwlUu/4 {
rAdYBr=0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yqF$J"=| } ;
G\\zk zfE;)K^" 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?
.wrNRU7s 这个差事就留给了holder自己。
OQ$77]XtvL `A.!<bO)] YC:>) template < int Order >
)$/Gh&1G class holder;
OCzWP, template <>
/3*75 class holder < 1 >
*v'&i) J {
8k$iz@e public :
TxhTK5#f template < typename T >
"h/{YjUS struct result_1
V8>%$O
sw {
bA-=au?o5 typedef T & result;
E'=~<& } ;
#,O<E@E template < typename T1, typename T2 >
Dg]ua5jk struct result_2
4WnB{9
i`I {
eR(PY{ typedef T1 & result;
Z8$@}|jN } ;
E+$vIYq:W template < typename T >
9YMUvd,u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tr2@{xb {
D"F5-s7 return (T & )r;
o/9(+AA> }
N}wi<P:*) template < typename T1, typename T2 >
\xk`o5/{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QQKvy0?1 {
$|!VP'VI return (T1 & )r1;
;JpU4W2/ }
KIdlndGs } ;
tFvti5 !`vm7FN"u template <>
5AR\'||u class holder < 2 >
PA"xb3@I {
~130"WQ; public :
U]dz_%CRP template < typename T >
A'qJke= struct result_1
w,]cFT {
]%(hZZ typedef T & result;
+bvY*^i } ;
6q?C"\_ template < typename T1, typename T2 >
\;p5Pagx0- struct result_2
8ON$M=Ze$ {
]j0v.[SX typedef T2 & result;
?gjM]Ki%: } ;
Zb`}/%\7 template < typename T >
Mw7 ~:O`
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+o)S.a+7 {
5xP\6Nx6&5 return (T & )r;
N\DEY] }
.hlr)gF&) template < typename T1, typename T2 >
~.mnxn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oddS~lW {
2t\a/QE)E return (T2 & )r2;
pox\Gu~.0 }
gm9e-QIHK } ;
bAt%^pc=y YEAiL C+q {FraM,w: 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> >。
|vA3+kG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
aDR<5_Yb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}Gr5TDiV0\ ~R7rIP8Wr return l(i, j) = r(i, j);
/ O6n[qj| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!NK8_p|X ,ju 1:` return ( int & )i;
?s #DD, return ( int & )j;
%Vrl"4^}t 最后执行i = j;
F4>}mIA 可见,参数被正确的选择了。
wqyx{W`~w )7c\wAs O[3J Px yC4JYF]JN Fe%Q8RIh_ 八. 中期总结
rPkV=9ull, 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:
{%^q8l4j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pe!uk4}w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_sbZyL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"T?%4^:g ,sP7/S)FR 'wvZnb yAG4W[ -o6K_R}R 8V`r*:\ 九. 简化
_
mhP:O 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。
5G'X\iR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p82&X+v/p 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:
7&/iuP$. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
XUfj 0 +-*/&|^等
+ B%fp* 2. 返回引用。
x&+/da-E/5 =,各种复合赋值等
~0>g 4
D. 3. 返回固定类型。
r75,mX 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mWsVOf>g 4. 原样返回。
k]lM% operator,
^;$a_eR 5. 返回解引用的类型。
,xuqQ;JX operator*(单目)
x,@cU}D 6. 返回地址。
iE':ur<` operator&(单目)
_OZrH(8 7. 下表访问返回类型。
acdaDY operator[]
-wvrc3F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X2(TuR*t operator<<和operator>>
VT?JTW hvQOwA;e 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。
iyc}a6g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y+_GL=J ` fu( template < typename Left >
`XB(d@% struct value_return
z^gf@r {
he8y template < typename T >
b|u4h9 struct result_1
%L=roqz {
CSRcTxH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.<gAa" } ;
j0>S)Q I5wf|wB- template < typename T1, typename T2 >
_]E"hr6a struct result_2
vo-n9Bj {
]t\fw' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i{I'+%~R } ;
1>c`c]s3 } ;
2BS2$#c> 6c^2Nl8e UN'hnqC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B%6>2S=E
1t+]r:{ 下面我们来剥离functor中的operator()
8|.(Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I?c# T Rm QzT )PtX return l(t) op r(t)
#
5v 2`|) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_:x/\8P return op l(t)
y)t< r return op l(t1, t2)
/i"vEI return l(t) op
6k%N\!_TUW return l(t1, t2) op
QKL5!
L9` return l(t)[r(t)]
{# ;e{v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>k<.bEx(A (~?P7RnU% 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
INby0S 单目: return f(l(t), r(t));
/(8Usu?g. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0t*JP 双目: return f(l(t));
^Jcs0c
@\ return f(l(t1, t2));
3v
:PBmE 下面就是f的实现,以operator/为例
%a<N[H3NV@ .t.H(Q9 struct meta_divide
/k|y \'< {
,
?WTX template < typename T1, typename T2 >
- U!:. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7FW!3~3A_ {
qXR>Z=K< return t1 / t2;
|y)R lb#d }
PEW^Vl-6q } ;
3kx/Q# UBs'3M 这个工作可以让宏来做:
s+YQ
:>F rbS67--] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Li(}_ template < typename T1, typename T2 > \
l3R`3@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
YQ}Rg5o 以后可以直接用
x[U/
8#f& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b?jRA^ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
sDTCV8"w (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
GKu@8Ol-wu xbnx*4o0 a FjcyD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Iz*' fdc
?`4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AWsO?|YT class unary_op : public Rettype
jq
yqOhb4 {
=hxj B*") Left l;
=o^oMn public :
zPEx;lO$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gu}|CFL\
89*CoQ template < typename T >
G7yCGT)vQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lM`M70~ {
.Qm"iOyM return FuncType::execute(l(t));
[g`9C!P-G }
~B;kFdcVXn ()e.J template < typename T1, typename T2 >
:#s6, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vM!lL6T: {
};6[Byf return FuncType::execute(l(t1, t2));
{R%v4#nk }
~XQj0' } ;
LsH&`G^< &
9}L +/, QH@?.Kb_qU 同样还可以申明一个binary_op
mz$)80ly &6<>hqR^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*@/1]W class binary_op : public Rettype
>
2_xRn<P {
!)gTS5Rh: Left l;
^0vK > Right r;
11t+
a,fM public :
Y5?*=eM binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kx&Xk0F_g uJ<nW%} template < typename T >
l)tK/1 W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2f>G {
reseu*5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
,l/~epx4v) }
-kFEVJbUyc
gP%S{<.? template < typename T1, typename T2 >
gZ
vX~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l2H-E&'= {
:U;n?Zu
S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iR}3 [ }
_RI`I}&9Z } ;
Hl-!rP.?0 xPMTmx?2 q"BM*:W 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
mp]}-bR) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z
H$^.1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M~%~y`D^ 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。
2kMBe% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%]NaHf 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。。。
tuH8!. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
12l-NWXf 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)
War<a#0 下面是修改过的unary_op
yg}zK>j^vC }~B @Z\`O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f3r\X class unary_op
RLy2d'DS {
FKYPkFB Left l;
u.\FNa p2m@0ou public :
eXs^YPi \!-IY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r'|V z*/h 1co;U template < typename T >
[p& n]T struct result_1
uGXN ciEp` {
,K/l;M5I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d+caGpaR } ;
!xE/ F.rNh`44 template < typename T1, typename T2 >
7dm:L'0 struct result_2
yr;~M{{4 {
ol[sX=5 * typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ym% $!# } ;
E{wnhsl{ @PQ%
xcOC7 template < typename T1, typename T2 >
k?bIu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s'7PHP)LOJ {
mM[KT}
A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Vx
Vpl@ }
p&s~O,Bw$ 6D\$K template < typename T >
c 5%uiv] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BO,xA -+ {
'lMDlTU O return OpClass::execute(lt(t));
W]oILL"d }
'Ul^V S]Qf
p, } ;
M{jJ>S{g u- }@^Y$M 98rO]rg 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
i*)BFV_- 好啦,现在才真正完美了。
\HL66%b[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
m>^vr7 u/apnAW@M template < typename Right >
DFQ`<r&! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qGi\*sc>x {
^[VEr"X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
kvN<o-B }
w>4( hGO 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
YbF}>1/" *rVI[kL 5R6QZVc y]g5S-G t!59upbN}3 十. bind
44pVZ5c 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
j:$Z-s 先来分析一下一段例子
#n+sbx5~7 lNMJcl3 cR/e
Zfl int foo( int x, int y) { return x - y;}
1ZXRH;J40 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(!a\23 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
uT
Y G/O 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。
4{h^O@*g 我们来写个简单的。
RN$q,f[# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~ujg250.L 对于函数对象类的版本:
Pr,C)uch }OSf C~5P template < typename Func >
lUiO | struct functor_trait
uN0'n}c;1. {
qc3?Aplj typedef typename Func::result_type result_type;
{JM3drnw } ;
OkphbAX 对于无参数函数的版本:
{"0n^! _+gpdQq\p template < typename Ret >
xEB4oQ5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
cGWL'r)P {
yCv"(fNQ typedef Ret result_type;
Y3xEFqMU } ;
3ep
L'My$ 对于单参数函数的版本:
F|&mxsL VKi3z%kwK template < typename Ret, typename V1 >
%Ip=3($Ku[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+PO& z!F {
ik0w\* typedef Ret result_type;
l4OPzNc' } ;
wDs#1`uTq 对于双参数函数的版本:
b{W ,wn P2)g%$ME template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gKb5W094@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
OmP(&t7 {
87nsWBe typedef Ret result_type;
EKT"pL-EY } ;
1xwq:vFC. 等等。。。
W*D*\E 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!v 3wl0 ,0$b8lb;x/ template < typename Func >
g:"Hg-s struct func_return
@HXXhYH {
Sq2yQSd template < typename T >
T0}P 'q struct result_1
OZh+x`' # {
&S#bLE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K9Pw10g' } ;
"(?[$R dk2o>jI4; template < typename T1, typename T2 >
B?_ujH80m struct result_2
R7By=Y!t {
H
%PIE1_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k?=V?JWY } ;
]cI(||x } ;
fKT(.VNq5 j Ns eD Th*mm3D6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m;I;{+"u 2!Ex55 template < typename Func, typename aPicker >
Py,@or7n class binder_1
:hxZ2O?5_ {
Qod2m$>wp} Func fn;
ihhnB aPicker pk;
/7zy5 public :
XC{(O:EG yc 5n template < typename T >
&On0)G3Rc struct result_1
O^gq\X4} {
,@ Cru= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
egi?Qg } ;
cWM|COXL+
ss3fq} template < typename T1, typename T2 >
aa1XY&G"! struct result_2
^ihXM]1{G {
\9k{"4jX\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
osX23T~- } ;
U^0vLyqW^5 <FK7Rz:4T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
U>x2'B v [%nG_np template < typename T >
iVu+ct-iv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)3B5"b, {
.Na>BR\F
return fn(pk(t));
D&9j$#9Rh }
\a]\jZb template < typename T1, typename T2 >
,n!xzoX_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v
V^ GIWK {
iK%Rq return fn(pk(t1, t2));
Jp-ae0 Ewa }
n"K7@[d } ;
$=m17GD MthThsr7 rw\4KI@ L 一目了然不是么?
A^p $~e\) 最后实现bind
Gj_b GqF8} ia_8$>xW+ 86I* template < typename Func, typename aPicker >
?GC0dN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
L
wu;y@[ {
?3Fo:Z`@F return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-)I _+N }
fIcv}Y 7f$Lb,\y 2个以上参数的bind可以同理实现。
A{o{o++ 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。
QE}@|H9xs KE3v3g< 十一. phoenix
E{ ,O} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
IyuT=A~Ki 3*TS
4xX for_each(v.begin(), v.end(),
W%W.
+f (
nJya1AH; do_
J?<L8;$s7 [
>dl!Ep cout << _1 << " , "
wg1pt1 ` ]
F1=+<]! .while_( -- _1),
>D;hT*3 cout << var( " \n " )
W<L6, )
u@EM,o );
$g};u[y %E\%nTV 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
KV*:,> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
j5O*H_D operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>cNXB7]E> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Q=8
cBRe NHF?73: YeLOd template < typename Cond, typename Actor >
^-!HbbVv class do_while
}(K6 YL {
9%qMZP0] Cond cd;
0mh8. Actor act;
`RcNqPY#S public :
ks;w c"k" template < typename T >
(<X dj^v struct result_1
2>k)=hl: {
0?xiG SZV typedef int result_type;
n y)P } ;
rk |(BA `W n5
.V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0gD0}nH ELF`uWGE template < typename T >
Ekme62Q>u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<\g&%c, {
N08n/u&cr, do
Ib8i#D V {
YnWl'{[ C act(t);
'kvFU_) }
0s""%MhFI while (cd(t));
R?~h7 d return 0 ;
%i>e }
vCSB8R } ;
pHB35=p28 oQ nk+> }% Bq]O &>\hX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#L:P
R> 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
s;7qNwYO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
=awO63j> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
bxSKe6l 下面就是产生这个functor的类:
v-fi9$#^ LIC~Kehi B8AzN9v&"N template < typename Actor >
.00=U;H%` class do_while_actor
@1?]$?u& {
mv*T=N8fC Actor act;
7EP|X. public :
^;$a_$| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a@y5JxFAy ^Lmc%y template < typename Cond >
zk'K.!
`^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z#6~N/b } ;
AY'?Xt 8J3@VD. PT#eXS9_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
j'Y"/< 最后,是那个do_
cYM~IA Lv5X 'yM OZ'.}((?n class do_while_invoker
%7>AcTN~ {
).}k6v[4) public :
=Xy`"i{`( template < typename Actor >
gJ5wAK+? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\q|7,S,5 {
[j}7 @Mr`\ return do_while_actor < Actor > (act);
Sm$j:xw< }
uOl(-Zq@ } do_;
[Ba2b: l6v HKiVEg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0^}'+t,lc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G?-`>N-u 最后来说说怎么处理break和continue
<Hh5u~ 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)w=_%& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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