一. 什么是Lambda
x%cKTpDh! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v[F_r 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,
s2w.V
O
'|WMt g $t}L|"=8X ap;*qiNFQ class filler
i$%;z~#wW {
63:ZDQ public :
pjbKMx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_|*3uGo: } ;
J
fsCkS !H?#~{
W} mRQ F5W6 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:
.0\Wu+ y6:=2(]w<p nNBxT+3*i KwpNS(]I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
IGv>0LOd@ ;'=!Fv K})j5CJ/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QKCk. 0Xe Vfc9+T+ {d^&$~ %v}:#_va] 二. 战前分析
.HGEddcC 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。
hQ<" 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
$9Z8P_^.0( Zu~ #d)l3N puMpUY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
';b/D /* --------------------------------------------- */
(qB$I\ vector < int *> vp( 10 );
QdDdrR^& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8iX?4qj{P /* --------------------------------------------- */
N15{7,
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1s!hl{n<~ /* --------------------------------------------- */
H6'xXS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w ="I*7c@ /* --------------------------------------------- */
n"_EDb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wXNFL9F8 /* --------------------------------------------- */
O- r"G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/*D]4AK %li'j| <([o4% u!{P{C 看了之后,我们可以思考一些问题:
nM}X1^PiK" 1._1, _2是什么?
#C!8a 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。
#kma)_X 2._1 = 1是在做什么?
m"+9[d_u 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。
xx9qi^
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。
tLV9b %i( yt_?4Hc" o{zo-:>Jp 三. 动工
p|AIz3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S'TF7u A"S}) 7CwG(c/5 M[TgNWl/[ template < typename T >
eJJvEvZ, class assignment
}tj@*n_ {
a*%>H(x T value;
Ce`{M&NSWX public :
Oo=}j assignment( const T & v) : value(v) {}
o?hya.;h4 template < typename T2 >
D%Pq*=W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
PlBT
H } ;
'SOp!h$ ULQ*cW&;? 2}509X(* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jF-z? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5QMu=/ dwAju:-H i:{a-Bd 4b6$Mj class holder
G}f.fRY {
H!oP!rzEo public :
y4M<L. RO template < typename T >
pD`7N<F 3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ng+k{vAj {
bU_9GGG| return assignment < T > (t);
HjV83S; }
:K2N7?shA } ;
Q1s`d?P/` &t%ICz&3 |\N[EM%.@ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.c~;/@{ 5O*.qp? static holder _1;
BnAia3z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Eiz\Nb LFg<j1Gk` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pme`UcE3H 而不用手动写一个函数对象。
_=4Dh/Dv rq2XFSXn o.Q|%&1 E: XzX Fxx 四. 问题分析
#7gOtP#{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&\c$s 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。
#sNa}292" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i"|'p/9@q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)t@OHSl 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/ ^!(rHf ,:;nq> ; 五. 问题1:一致性
!|Vjv}UO 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?|
1z[WJ}$u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qj/ 66ak %2/WyD$U struct holder
(Rs<'1+> {
V-J\!CHX //
}t"!I\C template < typename T >
WY<ip< T & operator ()( const T & r) const
h2uO+qEsu {
3H4p$\;C return (T & )r;
uOm fpg O }
)+\e+Ad}H } ;
C5;"mo- SM0= 这样的话assignment也必须相应改动:
bumS>: HHg=:>L z template < typename Left, typename Right >
7J0PO}N class assignment
Yxi.A$g {
@8V8gV?zm Left l;
(lt/ t Right r;
)c+ZQq public :
dR $@vDm assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~EX/IIa{ template < typename T2 >
nA%-< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
s_EiA _ } ;
~#(bX]+A Z\LW<**b 同时,holder的operator=也需要改动:
ydoCoD
w ?4gYUEM# template < typename T >
VI37 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
b"{7f {
;QW)tv.y return assignment < holder, T > ( * this , t);
|bB..b }
mezP"N=L~ vgsu~(L; 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。
IvH0sS`F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MPNBA1s bha_bj return l(rhs) = r;
L3i\06M 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。
U
.G*C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5RZAs63t rS6iZp, template < typename Tp >
Rw Y)
O5 class constant_t
&eg]8kV {
|V:k8Ab const Tp t;
h*d&2>"0m? public :
0(
/eSmet constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[,G]#<G?q template < typename T >
`Mp]iD{ const Tp & operator ()( const T & r) const
8 rnr>Ee@ {
"f5u2=7 } return t;
VZw( "a*TB }
>;0z-;k6 } ;
N=:yl/M !"p,9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!4-NbtT 下面就可以修改holder的operator=了
Z`<
+8e _mFb+8C template < typename T >
21w<8:Vg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Gvj@?62 {
>TK`s@jdSV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[o>/2 }
pE15[fJ` M.H4ud 同时也要修改assignment的operator()
,>"1'i&@ *4=Fy:R]O template < typename T2 >
Vv6xVX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4}#*M2wb 现在代码看起来就很一致了。
sm\/wlbE A5
8i}G9 六. 问题2:链式操作
d p_J*8 现在让我们来看看如何处理链式操作。
CbK7="48 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。
/WMG)#kw' 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。
y\)bxmC 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。
9lOUE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'Y>!xm u4fTC})4{C template < typename T >
vjbot^W9 struct result_1
6U# C
{
;?%2dv2d typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
LOe!qt\& } ;
VJuPC T73saeN 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:
xI_WkoI WV?iYX! template < typename T >
c( gUH struct ref
"ve?7&G7U {
qF( ]Ce typedef T & reference;
?mgr#UN } ;
kZF\V7k template < typename T >
{TUCa struct ref < T &>
{`l]RIig {
IcaIB) typedef T & reference;
f{^n<\Jh } ;
(|O;Ci 0qJ 3@d 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
69q8t*%O N9{ivq|fO template < typename T >
$+*ZsIo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$#"}g#u {
hFQC%N.' return l(t) = r(t);
Zad+)~@!tq }
| %6B#uy 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。
(;Lz`r' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ux{OgFfi XwlUkw"q 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
}R}tIC-: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
AGrGZ7p] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F fl`;M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
C8NbxP 最后的布局是:
L\hPw{) Add
`1pri0! / \
o&I0*~sN Divide 5
y]cx}9~ / \
VVCCPK^< _1 3
f\/};a 似乎一切都解决了?不。
gU+BRTZ&x 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。
Uf_w
o 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。
a ,W5T8 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:
"@`M>)*o 0ZPPt(7 template < typename Right >
*4A.R&Vu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`Gsh<.w!7 Right & rt) const
t*Lo;]P {
\gIdg:"02 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
US>
m1KsX }
Uc7X) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x1A^QIuxO 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。
AO^F6Y/ 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。
Y^3tk}yru 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。
(m.]0v*&c 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。
oqE h_[. 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?
?nUV3#6{ 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:
7"8HlOHA U.>n]/& template < class Action >
zU1rjhv+ class picker : public Action
QHtpCNTVb {
-pX/Tt6 public :
5z El`h picker( const Action & act) : Action(act) {}
eaF5S'k 4$ // all the operator overloaded
V @d:n } ;
P[gk9{sv {L<t6A 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。
#1m!,tC 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:
?]5wX2G^|J /0@}7+& template < typename Right >
q+)KY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,QG,tf? {
Z/Mp=273 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Za=<euc7 }
:Z1_;`>CT yd>kJk^~/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z\dILt:#z 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。
)%#hpP M^ a#G7pZX/I} template < typename T > struct picker_maker
3OM\R%M {
*?\2Ohp typedef picker < constant_t < T > > result;
_#N~$ } ;
GI6 EZ}.MZ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B_}=v$ {
{9C(\i + typedef picker < T > result;
ZO0_:T#Z } ;
_KD(V2W ijoR(R^r 下面总的结构就有了:
R`s /^0 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。
)NyGV!Zuu 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。
t'[vN~I' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
JziMjR 至此链式操作完美实现。
U/jJ@8 +cjNA2@ u&pLF%'EQ 七. 问题3
pRt )B`# 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。
gvwR16N %J+$p\c template < typename T1, typename T2 >
&dOV0y_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X}p4yR7' {
BAzqdG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^!kvgm<{$ }
1b_->_9 k$I[F<f 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Dw.>4bA. B5tJ|3! template < typename T1, typename T2 >
eeL%Yp3+ struct result_2
~r>WnI:vg {
gb@!Co3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aIqNNR } ;
dIM:U:c 7&HP2r 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
HjV^6oP 这个差事就留给了holder自己。
1f}S:Z 6E_YQbdy iB]kn(2C template < int Order >
B /Dj2 class holder;
c~$ipX template <>
z{ymVd0# class holder < 1 >
x`B:M7+\ {
l(&CO<4q? public :
7Y#b7H template < typename T >
ef53~x struct result_1
Odbjl[>k {
C*c=@VAa typedef T & result;
8<_WtDg } ;
`5q`ibyPI template < typename T1, typename T2 >
{]Lc]4J struct result_2
&4{%3 w_/ {
d(]LRIn~1 typedef T1 & result;
JaIj9KLNX } ;
%|-Rh^H[JK template < typename T >
f_z2d+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w#JF7; {
+mF}j=k return (T & )r;
kWoy%?|RRa }
`
0\hm` template < typename T1, typename T2 >
v`v+M4upC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
O+'Pq,hn {
px-*uh< return (T1 & )r1;
XP(q=Mw }
N%Lh_2EzqV } ;
e?f[t*td <-lz_ template <>
Xf#;GYO|2 class holder < 2 >
%!eK"DKG^ {
*nH ?o* # public :
:$94y{ template < typename T >
S++}kR);
struct result_1
u\Xi]pZ@X] {
my04>6j0 typedef T & result;
J@R+t6$3O } ;
K
IqF"5 template < typename T1, typename T2 >
Ay2|@1e struct result_2
Duz}e80 {
pf2$%lE typedef T2 & result;
h,\_F#hi } ;
,:,c
kul template < typename T >
.Q?AzU,2D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PHz/^p3F {
MKQa&Dvw return (T & )r;
ls/:/x(5d }
%n-LDn template < typename T1, typename T2 >
f[dwu39k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t[^}/
S {
Fd ]! 7 return (T2 & )r2;
-gC=%0sp\ }
GLk7#Y } ;
Z9! goI 57HMWlg vK$T$SL 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> >。
Fmsg*s7w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-@i2]o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d;'@4NX5+ n*-#VKK^ return l(i, j) = r(i, j);
IO fo]p- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qOk4qbl[ l
"d&Sgnj return ( int & )i;
nYE_WXY3V return ( int & )j;
OP<@Xz 最后执行i = j;
Ujw^j 可见,参数被正确的选择了。
D* Vr)J M/B_-8B_D -;Hd_ ~O>j we{*%8I; }3vB_0[r 八. 中期总结
&jg,8 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:
U);
,Opr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
N|Rlb5\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
d)dIIzv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5bMVDw/ 4jar5Mz mu:Q2t^ SX*os$ N7Ne *rW] HNz 九. 简化
s7&%_!4 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。
u8o!ncy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|w\D6d]o 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:
85nUR[)h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F\>`j +-*/&|^等
i8A5m@,G 2. 返回引用。
^t#]E# =,各种复合赋值等
b Z%[ON5OY 3. 返回固定类型。
NB16O!r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q9!5J2P 4. 原样返回。
VEz&TPu operator,
o5zth^p[ 5. 返回解引用的类型。
{!E<hQ2<$9 operator*(单目)
aeP4%h 6. 返回地址。
,=K!Y TeVl operator&(单目)
m*[" 7. 下表访问返回类型。
KWXJ[#E<W operator[]
x}F.<` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+IJpqFH operator<<和operator>>
\Lh,dZ}d J$'T2@H# 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。
E<~/AReo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y
?Q"-o ( e2Xx7*vS template < typename Left >
{J|P2a[ struct value_return
>,1'[)_ {
x6F\|nb template < typename T >
I,?bZ&@8 struct result_1
l<v/T {
g]jtVQH'] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nw\p3 } ;
>} aykz*g M: `FZ}&L template < typename T1, typename T2 >
4N#0w]_,>Y struct result_2
y@hdN=- {
]`u{^f
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BRH:5h } ;
u,oxUySeG } ;
{d )Et;_ h8S%Q|- 0BE%~W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/=Xen
mmS "~FXmKcX 下面我们来剥离functor中的operator()
8V4Qyi|@F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~2"|4 8uCd|dJ return l(t) op r(t)
SSI&WZ2a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Y}|78|q* return op l(t)
_I'O4s1S return op l(t1, t2)
8YYY *> return l(t) op
A+[wH( return l(t1, t2) op
qo}kwwWN; return l(t)[r(t)]
Jg%sl&65 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eyo )Su 4P`\fz 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:
sRoZvp5 单目: return f(l(t), r(t));
h[B
Ft{x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
huN(Q{fj 双目: return f(l(t));
S>H W`
return f(l(t1, t2));
{= z%('^ 下面就是f的实现,以operator/为例
s)To# WMI/Y9N struct meta_divide
fSun{?{ {
|-e=P9, template < typename T1, typename T2 >
iP_rEi*-J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i.fDH57 {
se)I2T{J return t1 / t2;
&1Az`[zKGW }
2QBtwlQ?[ } ;
~" $9auQtC ,fYO>l';`f 这个工作可以让宏来做:
f0hi70\(X m7 !l3W2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
sH&8"5BT% template < typename T1, typename T2 > \
0 TS:o/{(a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bUqO.FZ[ 以后可以直接用
a%-Yl%# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)}6:Ke) 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
bxyU[` (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。。。)
ME |"pJ _wX'u,HrC B1p9pr 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
MM5#B!BB 7unu-P<C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,p 'M@[ class unary_op : public Rettype
S"_vD<q {
r+Z+x{ Left l;
;eA~z"g public :
j}ruXg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vhUuf+P* (d!vm\-PH template < typename T >
>|rL0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2C-RoZ~ {
$jc>?.6 return FuncType::execute(l(t));
[jLx}\] }
nl?|X2?C PH=wPft template < typename T1, typename T2 >
|%M%j'9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~#j`+ {
Y#N'bvE|% return FuncType::execute(l(t1, t2));
|Z"hq }
9PR&/Q
F5 } ;
RGxOb +B&FZ4' G-:DMjvN 同样还可以申明一个binary_op
WK<pZ *x @yek6E&9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"/\:Fdc^ class binary_op : public Rettype
g6*}&.& {
B
j*X_m Left l;
xr?r3Y~^e Right r;
CiMN J public :
nF//y} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=RV$8.Xp @lBH@HR=C template < typename T >
*'`-plS7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3Yr {
e~}+.B0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
\(A>~D8Fo }
+)F8YMg
e w}2yi#E[ template < typename T1, typename T2 >
dvxH:, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X'3F79` {
>%W"u`Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c''!&;[! }
lc/2!:g } ;
p~e6ah?1 Z2LG/R {!EbGIh 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
"%Rx;xw| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P|6m%y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i\PN 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。
}y0UyOa{C 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*vj5J"Y(;t 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。。。
gReaFnm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&2c?g1% 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)
z#-&M J 下面是修改过的unary_op
t qER;L ^y h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8m6L\Z&
class unary_op
}SOj3.9{c {
XCt}>/"s\h Left l;
%b_zUFHPp z24-hC public :
V&f3>#n\ sB"]R%`_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y${ $7+@ *F9uv)[kz template < typename T >
1Ju{IEV struct result_1
k/t4 {
]V9\4#I4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8T2$0 } ;
vu*08<M~i| K3@UoR template < typename T1, typename T2 >
7sFjO/a* struct result_2
uS&bfx2 {
=6%0pu]0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Eu0_/{: } ;
8d>OtDLa 3|~(9b{+ template < typename T1, typename T2 >
g,q&A$Wi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a(<nk5 {
z?K+LTf8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RLIugz{IH }
|fa3;8!96 hio{: ( template < typename T >
&K\di*kN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R!- RSkB {
$w65/ return OpClass::execute(lt(t));
:|d3BuY }
b _6j77 %f^TZ,q$ } ;
.]jKuTC\< {0[qERj"z *W0`+#Dcv 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
DsP+#PX 好啦,现在才真正完美了。
Nlo*vu 现在在picker里面就可以这么添加了:
UZdpKi@ 38f9jF%7j template < typename Right >
dM$]OAT picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
` bg{\ .q {
9BF#R<}h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z:acrQwJ?1 }
jF'S"_/? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
")8wu1V- uODpIxN J
\G8g,@ N7[i443a j:fL_1m 十. bind
Qg4qjX](? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
g Ts5xDvJ 先来分析一下一段例子
4sG^bZ, Ldig/: *VD-c int foo( int x, int y) { return x - y;}
./[t'dgC bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4|*_mC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2"2b\b}my 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
=>ignoeI 我们来写个简单的。
NBLOcRSh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j]kx~ 对于函数对象类的版本:
2vK{Yw i)eub`uMy template < typename Func >
}7UE struct functor_trait
"y62Wo6m) {
SB]|y-su typedef typename Func::result_type result_type;
]ul]L
R%. } ;
aP2 对于无参数函数的版本:
|>d56 ^[5yff 4 template < typename Ret >
]"F0"UH, struct functor_trait < Ret ( * )() >
v k<By R {
;ML21OjgN typedef Ret result_type;
.( 75.^b2) } ;
=)'AXtvE 对于单参数函数的版本:
c7sW:Yzil T?Hs_u{ template < typename Ret, typename V1 >
Vo%@bj~> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<w8*Ly:L {
6 Rg{^E Rf typedef Ret result_type;
qd(`~a } ;
<r_ldkZ 对于双参数函数的版本:
_g
3hXsA Un7jzAvQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
MdCEp1Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:+en8^r% {
f%d7?<rw typedef Ret result_type;
U%"v7G- } ;
qm8[ ^jO& 等等。。。
\_0nH` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t13wQt ax,%07hJ template < typename Func >
^ WidA- struct func_return
l2._Z
Py {
mD=x3d template < typename T >
UoBmS5 struct result_1
S9U`-\L0 {
MejM(o_kk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OZDnU6 } ;
F0])g FG'F]fc% template < typename T1, typename T2 >
]qvrpI!E! struct result_2
QGn3xM66 {
9qIjs$g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K+2<{qwh } ;
):kDWc } ;
o[&*vc) 4f'1g1@$ 'z>|N{-xG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
FK{Vnj0 R~PD[.\u template < typename Func, typename aPicker >
yC(xi"! class binder_1
[,yoFm%" {
DTH;d-Z Func fn;
w<*6pPy aPicker pk;
/X9K g public :
M e_.X_ OXT 5
y) template < typename T >
-Uh3A\#( struct result_1
ewvFUD'j {
p gWBW9\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&,JrhMr\ } ;
W0R<^5_ ..)O/g. template < typename T1, typename T2 >
f#FAi3 struct result_2
n&y'Mb
PB {
>kU$bh.( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$oDc } ;
?:H4Xd7 e5W 8YNA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W+k SL{0 #R-l2OO^] template < typename T >
z.P<)[LUc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bbddbRj; {
1P;J%.{ return fn(pk(t));
/g(WCKva }
ps[HvV" template < typename T1, typename T2 >
t<h[Lb%{T4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{DlQTgP {
<$metN~9j return fn(pk(t1, t2));
Y=6569U2 }
`#Z=cq^_ } ;
9EHhVi g3B%}!| zZR_&z< 一目了然不是么?
pL2P
. 最后实现bind
@
LPs.e h9-^aB$8^ 5 6w6=Is template < typename Func, typename aPicker >
NhG?@N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8vRQ_ {
-]n\|U< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t}6QU }
^__';! e N)CM^$(T| 2个以上参数的bind可以同理实现。
2 8> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
eO%w
i.Q #$n >+lc 十一. phoenix
gV~_m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^hZZ5(</8P weX%S? for_each(v.begin(), v.end(),
_?~EWT (
^`iqa-1 do_
^jhc(ZW" [
GW{e"b/x cout << _1 << " , "
-A1@a=q ]
aNUU' [ .while_( -- _1),
8/gA]I
6=# cout << var( " \n " )
)@(IhU) )
q8 &\;GK| );
pz4lC=H%o :#nfdvqm 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
E>_N|j)9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
1#tFO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n Nu~)X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{gT4Oq__ BcXPgM!Xqz qzk!'J3*r< template < typename Cond, typename Actor >
"~2SHM@q class do_while
?COLjk {
zy'e|92aO Cond cd;
E5iNuJj=f Actor act;
1L;3e@G public :
MxLg8,M template < typename T >
Dbl3ef struct result_1
+khVi} {
GD-L0kw5 typedef int result_type;
9z#z9|hj)3 } ;
N++ ;}j E%%iVFPX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
RoFoEp .~O-
<P# template < typename T >
A'6-E{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S\M+*:7 {
KOhK#t>H@0 do
awB+B8^s {
U%rEW[ j act(t);
A<}nXHs- }
YQ|o0> while (cd(t));
R :*1Y\o( return 0 ;
g|Tkl }
*/'j[uj
} ;
FFtB# ZHM NG~! 2`^M OGYk 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
MFyi#nq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
U6?3 z 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
`T,^os#6 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
7 I/a 下面就是产生这个functor的类:
)">uI\bi sa?s[ .^xQtnq template < typename Actor >
0e +Qn&$#4 class do_while_actor
bn:74,GeyK {
U<|*V5 Actor act;
mrQT:B\8 public :
~K@p`CRbV do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
H0\', X =d BK,/ template < typename Cond >
<:>[24LJ{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)mH(Hx } ;
MX"M2>" pT bjBXs;zr@\ ':|E$@$W 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$sFqMy 最后,是那个do_
8I~*9MUp weMufT 4axuE] class do_while_invoker
]tNB^ {
;w;+<Rd public :
=4uO"o template < typename Actor >
_"t"orD6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|RH^|2:x9Q {
,f~)CXNT? return do_while_actor < Actor > (act);
kl|m @Nxp }
JLGC'mbJ } do_;
Ip0`R+8 "
1h~P, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5Mp$u756 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
06 an(&a9 最后来说说怎么处理break和continue
Y,m=&U 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。
m~tv{#Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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