一. 什么是Lambda
oZi{v]4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
STPRC&7; 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,
r,P`$- NT9| ``^Z *thm)Mn J.c
yb class filler
/.sho\a {
1*trtb4F public :
n`T4P$pt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rshUF } ;
r5NH*\Q F]s:`4 y!_8m#n S 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:
A!R'/m'VG a`LkP% :Vw{ lB Ms-)S7tMz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'UC1!Z (]zi; ]oC"gWDYu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+M<W8KF buhbUmQ2 0!tuUn h,,B"vPS 二. 战前分析
j}6h}E&dEr 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。
,,lR\!>8 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
~Bi%8G F& R]0`-_T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ei=rBi /* --------------------------------------------- */
u^W!$OfZpp vector < int *> vp( 10 );
@|e
we.r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Sf@xP.d /* --------------------------------------------- */
zMd><UQP{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SIc~cZ!Yu /* --------------------------------------------- */
l+X\>, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6{yn;D4 /* --------------------------------------------- */
<5}j(jxz} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0f_A"K /* --------------------------------------------- */
?TI]0) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oA@c.%& O2"V'( ,Z}ST|$u Ge^,hAM' 看了之后,我们可以思考一些问题:
"bQi+@ 1._1, _2是什么?
k;)mc+ ~+ 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。
w^,Xa 2._1 = 1是在做什么?
aIh} j, 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。
*B9xL[} 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。
GK[9IF#_> }>V=J aG w\{#nrhYU 三. 动工
Ex
skd} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.L]5,#2([ 9<3fH J?vq #zBqj;p hMUUnr"8;i template < typename T >
-= izu]Fb, class assignment
34nfL: y {
5fYWuc9}z T value;
}w-M. public :
ai;Q,Vy assignment( const T & v) : value(v) {}
#&1gVkvp template < typename T2 >
q03+FLEfC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q{an[9To~P } ;
T8x8TN" p(K^Zc Hi*|f!,H? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
I5`>XfO) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
M^>l>?#rl 5)5yH bS 8si{|*;hL V`HnFAW class holder
o[i*i<jv- {
xEeHQ7J public :
F^S]7{ template < typename T >
P ?nk> assignment < T > operator = ( const T & t) const
~tZB1+%) {
OK YbEn# return assignment < T > (t);
{<-wm-]mo }
&\b( } ;
XXA]ukj;r .D\oKhV( 'cQ,;y 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:
?~E"! NL;sn" static holder _1;
-Dy<B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{2q0Ko< &m
GU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tE <?L 而不用手动写一个函数对象。
_Hfpizm K2e*AE* 78~/1- xXa4t4gR 四. 问题分析
" a,4E{7 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。
-$I30.# 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。
q-uzu ! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\8s:I+[HH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cAot+N+9|] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\ym^~ Q| UK1 )U)*+ 五. 问题1:一致性
'}B"071)< 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?|
$!y^t$u$@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D6+3f#k6 ~J>;l
s1 struct holder
qSG0TWD!pq {
F]r'j
ZL //
aNNRw(0/ template < typename T >
bZ OCj1 T & operator ()( const T & r) const
&=$f\O1Ty {
e84%Y8,0 return (T & )r;
O!XSU, }
W*#5Sk } ;
Y~A I2H S Az8ZA ~Op= 这样的话assignment也必须相应改动:
QV:> x#=V "::2]3e template < typename Left, typename Right >
6NhGTLI class assignment
&GJVFr~z {
zwJ&K;"y( Left l;
un -h%-e| Right r;
Ql l{;A public :
5(hv|t/a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x=Oy 6" template < typename T2 >
D1 v0`od' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5B2p_$W# } ;
*AGf'+j*z 9#&H'mG 同时,holder的operator=也需要改动:
yt="kZ W}
H~ka template < typename T >
bHE.EBZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y)1J8kq_ {
qGEp 6b H return assignment < holder, T > ( * this , t);
QT^b-~^ }
svl!"tMXl 6o\uv 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。
K<`Z@f3'w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l"nS+z 3o?eUwI} return l(rhs) = r;
X9]} UX 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。
z},\1^[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ddg!1SF #{J~
km / template < typename Tp >
N#"l82^H* class constant_t
~+Pe=~a[ {
eL(<p] const Tp t;
\R]2YY`EP public :
L3xN#W;m7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:DNI\TmhJ template < typename T >
2y;vX|lX] const Tp & operator ()( const T & r) const
g)r{LxT# + {
=RRv&
"2r return t;
~M} K]Li }
LPu*Lkx } ;
K[OOI~"C M|%bxG^l 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
nQ+5jGP1 下面就可以修改holder的operator=了
FjtS jaKW[@< template < typename T >
x< 2]UB` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
R<6y7?]bZ {
Qg(;>ops return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gH'hA' }
:?g+\:`/0j ,@?9H ~\ 同时也要修改assignment的operator()
rXD:^wUSc ,h'Q template < typename T2 >
9wldd*r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E7? n'!= 现在代码看起来就很一致了。
j<0;JAL U), HrI>; 六. 问题2:链式操作
`pZX!6Wn 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rM
A%By^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。
C`kqsK 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。
~//E'V- 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。
wLqj<ot 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
J@_^] _",(!( template < typename T >
L@6]~[JvP struct result_1
GuU-<*u(d {
^GY^g-R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!<=zFy[J.9 } ;
n(eo_.W2| 5!qf{4j 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:
pY
)x&uM! z`E=V template < typename T >
K2xHXziQ struct ref
XL.f`N.O {
+ynhN\S$/ typedef T & reference;
HB5-B XBU } ;
* BR#^Wt template < typename T >
} f&=} struct ref < T &>
Zf!Q4a" {
,;w~ VZ4 typedef T & reference;
klFS3G } ;
sV{\IgH/x r1<*=Fs=>> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&Y=~j?~Xm ^$lZ template < typename T >
a4~B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1Xm>nF~ {
0'pB7^y return l(t) = r(t);
( s4W& }
(E00T`@t0i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Ru*gbv,U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Pm)*zdZ8 87l*Y|osP 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
)/)u.$pi _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
SQ[D2v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
bRm;d_9zC +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[5p9p1@u{C 最后的布局是:
j0{`7n Add
!Ea! "} / \
-;_"Y]# Divide 5
AJ*17w / \
SIrNZ^I _1 3
16 `M=R 似乎一切都解决了?不。
|au`ph5 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。
2 >O [Y1 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。
X0P +[.i 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:
9Q s5e Bx|W#:3e template < typename Right >
eQ/w
Mr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#n|5ng|CJ Right & rt) const
=oL:|$Pj {
=&UE67eK, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JnK<:]LcK }
^" ?a)KC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ah7"qv'L\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
)?#K0o[< 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
@hg[v`~ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~$T>,^K
y 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。
aQx6;PC 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?
/Ls|'2J<$ 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:
]ASw%Lw) zMP6hn template < class Action >
:h34mNU class picker : public Action
v {HF}L {
zi6J|u public :
6z U picker( const Action & act) : Action(act) {}
n8;L_43U // all the operator overloaded
,%IP27bPW } ;
dR\yRC]I g{}<ptx] 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。
8el6z2 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:
E<3xv;v8r \HzmhQb+m template < typename Right >
xtv%C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ep./->fOA {
#?S"y: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.cs x"JC }
e Fz$h2*B 4_QfM}Fyp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C;JW\J~W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
#bt f|\D 9;7"S.7AV template < typename T > struct picker_maker
#*CMf.OCh {
^ei[1# typedef picker < constant_t < T > > result;
*Ts$Hj[ } ;
QEt"T7a[/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-avxH?;?7 {
>e6 OlIW typedef picker < T > result;
xgIb6<qwY } ;
aIa<, '12*'Q+{+ 下面总的结构就有了:
=L#&`s@)_ 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。
tP! %(+V 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。
5Q8 H8!^
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KM[0aXOtv 至此链式操作完美实现。
d38o*+JCf AH'c:w]~ !zOj`lx 七. 问题3
Xv!Gg6v6 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。
&K'*67h M("sekL template < typename T1, typename T2 >
w#A\(z%;x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i,;eW&
{
l59\Lo: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z9M$*Zp }
NCi~. I >&+V[srfD 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:
JGvhw,g 3;Yd" template < typename T1, typename T2 >
BSHS)_xs struct result_2
#p*uk {
9Xg7=(# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
FvVC 2Z } ;
tTTHQ7o*BD |X>'W"Mn 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?
{u
y^Bui} 这个差事就留给了holder自己。
b?`2LAgn #|je m 1gBLJ0q template < int Order >
jcj8w class holder;
&UnhYG{A template <>
[5IbR9_ class holder < 1 >
fNAW4I I} {
$[`rY D/. public :
Yn [
F:Z template < typename T >
{c3FJ5: struct result_1
%Jh(5 {
*Lz'<=DLoW typedef T & result;
EQ^]W-gN } ;
s/hWhaS< template < typename T1, typename T2 >
l+2NA4s struct result_2
n7;jME/! {
V0>[bzI typedef T1 & result;
up['<Kt+a } ;
Vv(buG template < typename T >
FD E?O]^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>i {
3]kM&lK5\ return (T & )r;
7P(o!%H }
o S%(~])\ template < typename T1, typename T2 >
ldp9+7n~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y[l{
UBue: {
I>nYI|o1 return (T1 & )r1;
Ek `bPQ5 }
.GJbrz } ;
ly34aD/p~, bl>W i@GL template <>
TEo class holder < 2 >
E-Xz {
iB
W:t public :
iP9]b& template < typename T >
XYP
RMa? struct result_1
q
j21#q
. {
Peph..8 Z typedef T & result;
y>t:flD* } ;
&uE )Vr4 R template < typename T1, typename T2 >
N`IXSE struct result_2
WG A&Lr {
/y{fDCC typedef T2 & result;
C TG^lms } ;
V2?{ebx` template < typename T >
yc]_ ?S>9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"4WnDd5" {
+pT;;
9 return (T & )r;
Jxe 5y3*
( }
#y#TEw, template < typename T1, typename T2 >
X1P1
$RdkR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4.,|vtp {
^kcuRJ0*$ return (T2 & )r2;
8i;drvf }
{ST8'hY } ;
ZMMx)}hS ec#`9w$ f2gh|p` 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> >。
:kI[Pf!z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X4:84 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rU9")4sQ PO'K?hVS^w return l(i, j) = r(i, j);
lGp:rw` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1yF9zKs&_ [-l>fP0 return ( int & )i;
$~:ZzZO return ( int & )j;
CZ]Dm4 最后执行i = j;
mB0`>?#i 可见,参数被正确的选择了。
R&t2 <75x@! uy"i3xD6- 9:RV5Dt & ;5f/ 八. 中期总结
e^~dx}X 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:
9.dZA9l@g 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a>4q"IT6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UK^w;w2F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1S(oi q'H6oD` |j'@no_rv DC>?e[oOz >#r0k|3J^J {-7ovH? 九. 简化
`R
(N3 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。
w_`;Mn%p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
d=+zOF 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:
3nhQ^zqf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.
&}x[~g +-*/&|^等
J:uFQWxZ
2. 返回引用。
D6e?J. =,各种复合赋值等
0[
"CP:u 3. 返回固定类型。
hA/Es?U] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+7WpJ;C4 4. 原样返回。
p[WlcbBwT operator,
~yXDN4s 5. 返回解引用的类型。
R=R]0 operator*(单目)
U"@p3$2QW 6. 返回地址。
En-=z`j
G operator&(单目)
Y=sv
7. 下表访问返回类型。
F\;l) operator[]
T<nK/lp1t 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kd&~_=Q operator<<和operator>>
#]i^L;u1A jZ5ac=D&I 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。
fOSJdX0e|Q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mBrZ{hqS h8M}} template < typename Left >
/;q3Q# struct value_return
;H%'K {
,{iMF
(Nj template < typename T >
po]<sB struct result_1
FR50y+h^$ {
9P
<1/W! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Wkb>JnPo } ;
~9!@BL\ 9@M;\ @&g template < typename T1, typename T2 >
eUa:@cA struct result_2
ri3*~?k00 {
^Bw"+ 6d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BB1_EdoG } ;
2^5RQl/ } ;
C)qG<PW.! 60|m3|0o ^N ;TCn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
th"Aatmp ]B&jMj~y& 下面我们来剥离functor中的operator()
A#pH$s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H,/=<Th;i `7`` 1TL return l(t) op r(t)
_q-k1$o$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)99^58my return op l(t)
{ }Afah return op l(t1, t2)
%AT/g&M&1# return l(t) op
4rCw#mVtB return l(t1, t2) op
~:C`e4 return l(t)[r(t)]
NQ '|M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
SZxnYVY [8DPZU@ 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:
"0>AefFd# 单目: return f(l(t), r(t));
X"f] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s/;S2l$` 双目: return f(l(t));
#cJ1Jj $ return f(l(t1, t2));
~-yq,x 下面就是f的实现,以operator/为例
yi-)4#YN "[_gRe*2 struct meta_divide
!a%_A^t7 {
JsX}PVuL template < typename T1, typename T2 >
(c3O> *M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,k:>Z&: {
D#>d+X$ return t1 / t2;
&xC5Mecb* }
>n&+<06 } ;
nob}}w]~C {*F8'6YQ$ 这个工作可以让宏来做:
>#;>6q9_ ` apCu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
oBPm^ob4 template < typename T1, typename T2 > \
>T14
J'\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7Sycy#D 以后可以直接用
p{0rHu[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"GxQ9=Z 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
N40DL_- (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。。。)
9~r8$,e ``h*A \gir 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
Jjx1`S*i >IS BK[=H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{|q(4(f"Iu class unary_op : public Rettype
ln09_Lr {
A22'qgKm@ Left l;
M"OCwBTU public :
%wq;<'W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`4|:8@,3{ ^
-lWv template < typename T >
E@@XWU21;N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U]E~7C {
~#rmw6y return FuncType::execute(l(t));
ukee.:{ }
-zm-|6[Wi #.@D}7y5 template < typename T1, typename T2 >
kbx4I? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
al]-*=v7} {
Cj6$W5I m return FuncType::execute(l(t1, t2));
5W_Rg:J{P }
RDu{U(! } ;
/yO0Z1G o7fJ@3B/ Gd[:&h 同样还可以申明一个binary_op
Bh q]h eC$ Jdf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yzL6oU-{& class binary_op : public Rettype
u5P2* {
f5t/=/6>F Left l;
y>JSo9[@ Right r;
#<R6!"TNoz public :
@aWd0e] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8SO(pw9 FlLk.+!t template < typename T >
t \,XG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$_W kI^ {
= iWn
T return FuncType::execute(l(t), r(t));
wvEdZGO8! }
:T/I%|;f _Qf310oONS template < typename T1, typename T2 >
p,S/-ph typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SOJkeN {
=D^R,Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bR83N }
*)qxrBc0 } ;
hyC]{E iq`caoi 5}'W8gV? 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
Nb/Z + 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~d=Y98'xS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}m.45n/ 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。
p) m0\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
^qNr<Ye 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。。。
=a_ >") 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
zXv2plw( 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)
"VQ7Y`,+ 下面是修改过的unary_op
@A8@j%CK1 #HmZe98[% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"|d# +C class unary_op
\) g?mj^ {
LZ1)zoJ Left l;
(Ujry =f mBg$eiGTB public :
`:YCOF R2f^dt^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z3z"c
B
V%[34G template < typename T >
f2Z(hYH~ struct result_1
e4Q2$Q@b {
yuq2) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)PjU=@$lI } ;
D[p`1$E-1v o%[swoM@ template < typename T1, typename T2 >
Ew*SA struct result_2
irKM?#h {
9qX)FB@'i; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XW q@47FR } ;
j4}Q V5bB$tL}3 template < typename T1, typename T2 >
LHd9q^D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x^)W}p" {
Z6IWQo,)Rh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DN;3VT.- }
z?'z{+HY "g&hsp+i"A template < typename T >
wg]VG, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Oc%W_Gb7 {
*apkw5B}C return OpClass::execute(lt(t));
CK(`]-q>, }
Jqz K5)
P$*9Z@ } ;
WSOz^] /G= ?E]^ !p{CsR8c 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
;_p!20.( 好啦,现在才真正完美了。
2[g kDZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
f}w_]l#[G K aNO&%qX template < typename Right >
@k-iy-|3) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$Ahe Vps@@ {
G]O5irsV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V$3`y=8 }
[Lq9lw&
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
;={3H_{3 ].Xh=7&2{ 1EA#c>I$ d VyT ` 3U%kf<m= 十. bind
U}DLzn|w 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(w 3A)( 先来分析一下一段例子
cr ~.],$Om U[W &D%' dK>sHUu int foo( int x, int y) { return x - y;}
LyRW\\z2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S9dXkd bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
KRb'kW 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1\-r5e; BE 我们来写个简单的。
CI^s~M > 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>Et~h65d5 对于函数对象类的版本:
LpN3cy>U ;Pe=cc"@ template < typename Func >
|G/WS0 struct functor_trait
2ae"Sd!-2 {
<"{VVyK typedef typename Func::result_type result_type;
}mpFo2 } ;
BRXDE7vw 对于无参数函数的版本:
d:=Z<Y?d/ 1H \ template < typename Ret >
Tb\<e3Te_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
3?
F~H {
u9N/9 typedef Ret result_type;
NiD_ v } ;
Lr0:yo 对于单参数函数的版本:
4`Lr^q}M+ ZP'0= template < typename Ret, typename V1 >
HJJ;gTj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O~mQ\GlW {
"v/Yw'!
) typedef Ret result_type;
P|t2%:_ } ;
o+Fm+5t; 对于双参数函数的版本:
Ako]34Rl, IYv.~IQO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
CV)K=Br5&_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a9NIK/9 {
"EwzuM8f typedef Ret result_type;
8J:=@X^} } ;
% _nmv 等等。。。
D~ n-;T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N9 h|_ax 3Uej]}c template < typename Func >
2"_5Yyb struct func_return
*Sps^Wl {
h
s_x
@6 template < typename T >
zI4d|P struct result_1
9 !$&1|,* {
~BMUea( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8.Ufw.
5 } ;
AG><5 } 2D/bMq template < typename T1, typename T2 >
6q^\pJY%&7 struct result_2
-kHJH><j {
#4<=Ira5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!*S,S{T8 } ;
snYeo?|b } ;
S0M i 0#4A0[vV \>|| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2_}oOt?qiM LXaq template < typename Func, typename aPicker >
>>|47ps3 class binder_1
kW0ctGFYlf {
YQb503W"d~ Func fn;
rdCs aPicker pk;
>Y(JC#M; public :
6|IJwP^Q_ EP^qj j@M template < typename T >
-[}Aka,f! struct result_1
d0R;|p''Z {
bM.$D-?dF* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rh#`AM`)j } ;
S|af?IW ;hF}"shJN template < typename T1, typename T2 >
z[6avW"q struct result_2
,4Q8r:_ u {
2|ej~}Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q" EW*k+
) } ;
e N v\ZR1 O p1TsRm5L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Uz~B` Kwi+}B! template < typename T >
#%w+PL:*O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6TTu[*0NT {
aRElk&M return fn(pk(t));
8!YQ9T [ }
'n=bQ"bQu template < typename T1, typename T2 >
yEk|(6+^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}ice*3'3 {
vKWi?}1 return fn(pk(t1, t2));
^4NRmlb }
h?v8b+:0 } ;
:aBm,q9i:} TQb@szp:| rIb~@cR) 一目了然不是么?
y4l-o 最后实现bind
H4sW%nZ0 m(o`; { ^^5FE)% template < typename Func, typename aPicker >
OQ4Pk/-' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q%QvBN {
J5n6K$.d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Hzj8o3 }
^M%P43 ?PqkC&o[q 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZjY,k 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。
^$}O?y7O -2!S>P Zs 十一. phoenix
:J_UXtx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#Hz9@H 'CSjj@3 X for_each(v.begin(), v.end(),
_iCrQJ0"T (
-#mN/ do_
\ 4^zY' [
b8Z_oN5! cout << _1 << " , "
a6cU<(WDeh ]
.dVV#
H .while_( -- _1),
g],]l'7H cout << var( " \n " )
$STGH )
cJbv,RV< );
tQRbNY#}Z GyMN;| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/W`CqJk-*. 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
_KKux3a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CM$&XJzva 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rk4KAX_[ ;Z`a[\i': jMCd`Q]K template < typename Cond, typename Actor >
q,<l3r In class do_while
6rj iZ% {
}st~$JsV1 Cond cd;
I\1"E y Actor act;
9C2pGfEbn} public :
EpKZ.lCU template < typename T >
#d3_7rI0V struct result_1
V= p"1!( {
-s!J3DB typedef int result_type;
D\+x/r?-I } ;
4H;7GNu GD)paTwO< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,YjjL (gPB@hAv template < typename T >
B~k{f} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'3U,UD5EG {
Y:\]d1C do
H! 5Ka#B {
8+dsTX`|S act(t);
R+0gn/a[ G }
P^=B6>e while (cd(t));
0^Vw^]w return 0 ;
$[ S 33Q }
tmoCy0qWz } ;
b;d7mh4 5%(whSKZF =OtW!vx#R. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d*e8P ep 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
qdwo 2u 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
EtPB_!
+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
EPLHw 下面就是产生这个functor的类:
{fDRVnI? \p(0H6 BeQ'\#q, template < typename Actor >
Ix,b -C~ class do_while_actor
N0}[&rE 8 {
;<[!;8 Actor act;
/DH`7E public :
OmZZTeGg1s do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
iG"v .sQV0jF { template < typename Cond >
!`7evV: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'YGP42# } ;
K3h];F!^ {+cx} ` U';)]vB$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[tSv{
最后,是那个do_
eN|zD?ba& \'u+iB
g [.Md_ class do_while_invoker
bZgo}`o% {
L\"wz scn public :
zVtTv-DU template < typename Actor >
EZ/_uj2&SN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)
?kbHm {
mZ? jpnd return do_while_actor < Actor > (act);
PWvT C`? }
~N| aCi-X } do_;
g\/|7:yB] CdCY#$Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+}(]7du 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|x1Ttr, 最后来说说怎么处理break和continue
K"g{P 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 !sVQ(: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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