一. 什么是Lambda
-{O>'9'1A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|f IIfYE 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,
IF~E; sDXD>upO 9Q/t+ ::`#qa4! class filler
K*id
1YY {
4-vo R5Fd public :
[Rxbb+,U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
DElrY)3O. } ;
cN3!wE 5x? YFq6k !!:mjq<0 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:
xm$-:N0q +,|aIF o|G[/o2 wSd|-e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?[VL
2dP0 U]A JWC6 #T3dfVWv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!*G%vOa u8Ak2:
)eD9H*mq 'B\7P*L"p 二. 战前分析
Ek6z[G`
O 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。
9y+0Zj+. 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
m"/ o4 s
C>Oyh:%! q5xF~SQGw2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{53|X=D64 /* --------------------------------------------- */
2@W`OW Njm vector < int *> vp( 10 );
D#P]tt.Z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
vi.INe /* --------------------------------------------- */
g:Q:cSg< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0V?7'Em /* --------------------------------------------- */
9k\M<jA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!mmSF1f /* --------------------------------------------- */
}@"v7X $ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ep4?;Qmho /* --------------------------------------------- */
k[)/,1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r
KYQ 8T T% GR{mp Lr9E02 \x:} | 看了之后,我们可以思考一些问题:
1]9l
SE!E7 1._1, _2是什么?
p2U6B 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。
R13V}yL 2._1 = 1是在做什么?
V>`9ey!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。
<,Pl31g^ 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。
wwv+s ~(0 c>3j$D+ -3y 三. 动工
VS!v7-_N5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_3NH"o
d Crl:v8 aR'~=t&;z1 i2;,\FI@t% template < typename T >
86!$<!I class assignment
f"NWv! {
g[uf
e< T value;
?A24h!7 public :
lDF7~N9J_ assignment( const T & v) : value(v) {}
$9xp@8b\_ template < typename T2 >
Z}Q/u^Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JiuA"ks) } ;
Y7 K2@257 +(z[8BJl ue4{h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3+
2&9mm 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ts|;5ya5m CC'N"Xb X?JtEQ~> Q`4Ia<5B class holder
h|ib*%P_ {
TDWD8??e public :
%K7;ePu template < typename T >
tB4yj_ZF assignment < T > operator = ( const T & t) const
+_gA"I
{
Asq&Z$bB_ return assignment < T > (t);
zwP*7u$CH }
ac966<# } ;
Ol>/^3a= +qqCk
klY, @ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+^J;ic 'aEN(Mdz1e static holder _1;
x&m(h1h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i }Zz[b x") Bmw$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aD6!x3c/ 而不用手动写一个函数对象。
kGakdLl oYJ<.Yxeb wAzaxeV= g2rH"3sC 四. 问题分析
KZaiy*>) 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。
XaoVv2=G~ 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。
Tn(uH17 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Sco'] ^#( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BGOS( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z8)&ekG hgwS_L 五. 问题1:一致性
EQM[!g^a 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?|
*#@{&Q(Qh 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$YJi]:3& t#-4edB, struct holder
r&:yZN {
7qWa>fX //
%rEP.T\i template < typename T >
Bi"cWO T & operator ()( const T & r) const
h7m$P^=U {
Pi,86? return (T & )r;
rsw=a_S }
$?LegX } ;
tn(6T^u 9'|_1Q.b^ 这样的话assignment也必须相应改动:
gd]_OY7L P86wRq
template < typename Left, typename Right >
W&3,XFnI_ class assignment
PfhKomt" {
.hoVy*I Left l;
(#qQ;ch Right r;
[g=4'4EZc public :
UjyrmQf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(S6>^:;=~ template < typename T2 >
5*Dh#FRp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_BCq9/ } ;
KR%NgV+}!0 4ZYywD wn 同时,holder的operator=也需要改动:
5F]2.<i tCu.Fc@ template < typename T >
Sg\+al7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wawJZ+V {
k?
,/om1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
.5A .[ZY) }
v9#F\ F/ tQTjqy{K 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
PMQlJ& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'HL.W]( '+*'sQvH[ return l(rhs) = r;
3,Iu!KB 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{qs>yQ6a:- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`@So6%3Y| y3P4]sq template < typename Tp >
3 k/X;:,. class constant_t
dChMjaix {
=t.T9'{ const Tp t;
SXNde@%
{ public :
zkd^5A; ` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hK %FpGYA template < typename T >
U@53VmrOy const Tp & operator ()( const T & r) const
e`K{ {
( yB]$ return t;
RQ 8;_)% }
#W4
" ^#2 } ;
y<l(F?_ q-/t?m0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
oA;ZDO06r 下面就可以修改holder的operator=了
lnK#q.] YU\k D template < typename T >
k=O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_s}`ohKvD {
p@oz[017/J return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
StiWa<"c }
U&#`5u6'j WS%yV|e 同时也要修改assignment的operator()
ryb81 .| /Zxq-9
template < typename T2 >
dfh 1^Go T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v[)8 1uY 现在代码看起来就很一致了。
KxWm63" vx}BTH 六. 问题2:链式操作
|OuIQhoE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`^|l+TJG 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。
&q#.
> 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。
` }B,w-,io 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。
,;f5OUl?[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hS&.-5v yR"mRy1 template < typename T >
Fh/sD? struct result_1
DVDzYR**4 {
~.tYYX< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o'8nQ
Tao } ;
qqys`. \ _?d?:#RD 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:
6h0}ZM Zay%QNsb template < typename T >
_(I)C`8m struct ref
A2$05a$% {
e0j4t-lL typedef T & reference;
amQTPNI } ;
?Cx=!k. template < typename T >
\[]?9Z=n struct ref < T &>
X,{[R | {
wuM'M<J@ typedef T & reference;
vKfjP_0$ } ;
-!K&\hEjj %jHe_8=o 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zg$ag4%Qgg d8U<V<H< template < typename T >
wvxsn!Ao&= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q7i(M >|O {
9A/bA|$
return l(t) = r(t);
}D.\2x(J }
SpYmgL?wJ 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。
i%,
't 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b*/Mco 9O 6 N:Ps8Hg 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
X(\L1N _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7_jlNr7uk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7[!dm_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U<E]c 4* 最后的布局是:
pf%;* Add
Nwe-7/Q / \
),[@NK&= Divide 5
5&O%0`t / \
6>
z{xYat _1 3
M"bG(a(6: 似乎一切都解决了?不。
vU]n0)<KB 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。
=\oL'>q 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。
~*9Ue@ 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:
P}qpy\/(4 9*huO# template < typename Right >
%g{)K)$,ui assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;r&Z?B$ Right & rt) const
iz{TSU {
V|[NL4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4>a(!ht }
xSNGf@1b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,D]g]#Lq 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。
pnyu&@e 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。
6,MQT,F 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。
-A=3W3: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。
*?]<=IV? 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?
xI~AZ:m 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:
W&&|T;P<J &43c/TSb template < class Action >
9 wbQ$>G9 class picker : public Action
f}p`<z {
2|d^#8)ZC public :
B]:|;d picker( const Action & act) : Action(act) {}
F|qMo| // all the operator overloaded
`9+R]C]z8 } ;
&R?to>xr\ `JpFqZ'58 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。
hayJgkZ' 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:
LExm#T` \AH5zdK template < typename Right >
TI/RJF b picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o3GkTn O {
"DfjUk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ir>h3Zk }
80'@+AD xkiiQs) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$u'"C|>8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h6^|f%\w*i -,T!/E template < typename T > struct picker_maker
T!B\ixt6 {
EU%v
|] typedef picker < constant_t < T > > result;
*PV"&cx } ;
ge.>#1f} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]1W xa? {
VPuR4p. typedef picker < T > result;
naH(lz|v } ;
DB-79U %W E;x-O)(& 下面总的结构就有了:
W02z}"# functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#$-?[c$> picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
D&2NO/
R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&]RE 5! 至此链式操作完美实现。
Z|Rc54Ct Y6H?ZOq ,>7dIJqzw 七. 问题3
:r hB= 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
rTR"\u7&H *AW v template < typename T1, typename T2 >
^uN[rHZ*u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9RHDkK{5 {
N\B&|;-V return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fxoEK}TM }
h8 N|m0W nC$c.K' 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:
A2PeI"y z+0#H39 & template < typename T1, typename T2 >
$S?xB$ struct result_2
4/SltWU {
6khm@}} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
nhm#_3!6A } ;
>)>~S_u TEK#AR 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?
`i~J0#P 这个差事就留给了holder自己。
pNQ@aJ #vcQ =%;O 'EU|w,GL} template < int Order >
5XNFu C9E class holder;
s*kSl:T@O template <>
aSSw>*?Q class holder < 1 >
Xpmi(~n {
5>u,Qh public :
%$CV?K$C template < typename T >
@ UCr`> struct result_1
]
g]^^ {
iininITOS{ typedef T & result;
%v)O!HC} } ;
S";c7s template < typename T1, typename T2 >
&UfP8GE9 struct result_2
!@3"vd{^ {
Ev>P|kV&A typedef T1 & result;
'B yB1NL } ;
1=z6m7@'- template < typename T >
:Fh#"<A&& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IC6r? {
crQ_@@X?< return (T & )r;
N$N7aE$ }
g&I|@$\ template < typename T1, typename T2 >
suHisc* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[*U.bRs {
9[R+m3V/` return (T1 & )r1;
7{\6EC}d[& }
$[oRbH8g } ;
a4n5i.; 8jY<S+[o template <>
oqo7Ge2 class holder < 2 >
|w{C!Q8l {
]k8f1F public :
Yv.7-DHNl template < typename T >
A7 6HM@Q struct result_1
^1y D&i'q {
1@i/N typedef T & result;
"'C5B>qO } ;
~E/=nv$ template < typename T1, typename T2 >
0C>_aj struct result_2
Zi+F IQ( {
:wXiz`VH typedef T2 & result;
6H:
fg } ;
Anu: template < typename T >
pZopdEFDK| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ar\|D\0V {
q4w]9b/ return (T & )r;
A+8)VlE\ }
"qF/7`e[ template < typename T1, typename T2 >
\A011R& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f_n {
k(^TXUK\o return (T2 & )r2;
bRyxP2 }
1E
/G+pm } ;
Um\HX6 _q#pEv dWiNe!oY2 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> >。
hBnUpYec 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B>:U 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0C%IdV%CU yc?L
OW0 return l(i, j) = r(i, j);
*(1<J2j 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}(!Uq yOQae m^O return ( int & )i;
Z;a)P.l.> return ( int & )j;
C.:S@{sK 最后执行i = j;
Qx,#Hj 可见,参数被正确的选择了。
Vf~-v$YI ;@ixrj0u ],0I`!\ ;f[##=tm
hx&fV#m 八. 中期总结
I*Dj@f` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
C=r`\W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<a$!S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*j]Bo,AC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/{hT3ncb y
`FZ 0FI W[DoQ @q ~A5NseWCK hM!g6\ w !m~r0M7 九. 简化
9#1?Pt^{< 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。
G$'UK 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%hBwc#^ 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:
q9{ h@y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b|k^ +-*/&|^等
<m~8pM 2. 返回引用。
}jC^&%| =,各种复合赋值等
!mqIq}h 3. 返回固定类型。
KwaxNb5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|BhL. 4. 原样返回。
f$5pp=s: n operator,
N<4 nb 5. 返回解引用的类型。
98
NFJ operator*(单目)
m*B4a9f 6. 返回地址。
AZik:C"Q operator&(单目)
K%
snE7X?) 7. 下表访问返回类型。
3rHn? operator[]
hg<[@Q%$o 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
; }T+ImjA operator<<和operator>>
pQc-}o" JJg;X :p 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。
6!itr" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jK[*_V #1*7eANfr template < typename Left >
5wAKA`p"z struct value_return
r: >RH, {
K8[Um!( template < typename T >
!"RRw&0M struct result_1
kmu`sk" {
}!Pty25j typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=w`uZ;l$Q } ;
Gl|n }wo$ #l- 0$ template < typename T1, typename T2 >
[Pjitw/? struct result_2
!J@!2S9 {
b]xoXC6@ t typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>O
rIY } ;
[N9yWuc } ;
zv/dj04> d8 Jf3Mo CDuA2e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|`o1B;lc 0&Ftx%6% 下面我们来剥离functor中的operator()
6:; >id${ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.GNyADQp /hVwrt( return l(t) op r(t)
E 11C@% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(5th return op l(t)
6`7bk35B return op l(t1, t2)
IDos4nM27] return l(t) op
?Y8hy|` return l(t1, t2) op
oyk&]'> return l(t)[r(t)]
:wg=H return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)wD/<7; _Ds,91<muQ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Kj3Gm>B<y 单目: return f(l(t), r(t));
%t!S 7UD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TKGaGMx6@ 双目: return f(l(t));
ybFxz return f(l(t1, t2));
q^zG+FN 下面就是f的实现,以operator/为例
MVvBd3 >D~8iuy]8. struct meta_divide
7D:rq 8$\ {
(&v|,.c^)1 template < typename T1, typename T2 >
vbtZ5Gm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5%fWX'mS {
C8Mx>6 return t1 / t2;
&zEBfr }
lfC]!=2%~8 } ;
i+~BVb .S/zxf~h 这个工作可以让宏来做:
6hYz^}2g '2<r{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(6a<{ template < typename T1, typename T2 > \
u|AMqS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Dr%wab"yy 以后可以直接用
hf2bM
`d DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y&Fg2_\"> 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
!-3;Qj}V (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。。。)
$)o0{HsL+ .RFH@'' 2YW;=n 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.o/uA ~ *"iLf@, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7[qL~BT+ class unary_op : public Rettype
\6?a {
KT<$E!@ Left l;
nC%qdzT public :
\'Et)uD* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(Y7zaAG] _&S#;ni\c template < typename T >
{9V.l.Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_]4p51r0 {
dr=Q9% return FuncType::execute(l(t));
76<mP*5 }
_Q
I!UQdW EUcD[Rv template < typename T1, typename T2 >
wDW%v@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-XCs?@8EQ {
9.M'FCd~M return FuncType::execute(l(t1, t2));
.|R4E }
bK~Toz<k } ;
&U|c=$!\ &*+$38XE^ 2y^:T'p 同样还可以申明一个binary_op
sV%DX5@ C2v_],] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!a F~5P7% class binary_op : public Rettype
' :B;!3a0d {
+@3+WD Left l;
yFDeYPZP Right r;
Gg9MAK\ C9 public :
G|1.qHP[F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4{zy)GE|W j;coP ehB template < typename T >
HBE[q# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\N0vA~N. {
z6E =%-` return FuncType::execute(l(t), r(t));
Bgc]t }
>;c);|'}q g_syGQ\ template < typename T1, typename T2 >
[ZSC]w^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#'s$6gT= {
Zhfg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@y;VV* }
Pa3-0dUr } ;
pPRX#3 #4$YQ JnBc@qnP6 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
_<.VP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`3T=z{HR9g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^ l]!'" 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。
gE\ ^ vaB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
C][hH?. 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。。。
bOr11? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>EJ{ * 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)
:Pdh##k 下面是修改过的unary_op
JL87a^ro ;`7~Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
GE!nf6>Km class unary_op
"t4z)j; {
qK%N{ro[{? Left l;
_j, Tc*T [#gm[@d, public :
*>=tmW;% $GRw k>N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2Cp4aTGv# 8m
iJQIq template < typename T >
1iz =i^} struct result_1
{"Sv~L|J; {
]gPx%c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#1J,!seJ } ;
M8WjqTq 1w7tRw template < typename T1, typename T2 >
/P,1KVQPh struct result_2
cOP'ql{" {
5CK\Z'c~! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D*- } ;
(9%?ik bDWLHdu
a template < typename T1, typename T2 >
~Re4zU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'Jf
LTG. {
$;Fx Zkp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eWv:wNouk }
Wd;t(5Xl MS""-zn< template < typename T >
tdRvg7v,N% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F*U(Wl= {
~|=D.}#$ return OpClass::execute(lt(t));
ir.RO7f }
F;#$Q kB@gy} } ;
O)&W0`VY #w|v.35%? vE(]!CB 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
$rW(*#C 好啦,现在才真正完美了。
(
xooU 8d 现在在picker里面就可以这么添加了:
}d}sC\>U %7mGMa/ template < typename Right >
DQ+6VPc^o picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8zeeC
eI U {
')q4d0B`" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
FLG"c690 }
$`GlXiV 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。
^dLu#,; Y910\h@V DQK?y=vf tx
d0S! `oNJ=,p 十. bind
4Lg
,J9 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。
\;MP|:{pU 先来分析一下一段例子
py\:u5QS g|uyQhsg `>UUdv{C int foo( int x, int y) { return x - y;}
BhDg\oxZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=| T ^)J bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tgG
8pL 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。
Z:^#9D{ 我们来写个简单的。
o} QP+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=5*Wu+S4r 对于函数对象类的版本:
XgX~K:<jt "XxmiK template < typename Func >
swZi
O_85 struct functor_trait
v3cMPN {
J:W+'x`@ typedef typename Func::result_type result_type;
(bv{17K } ;
%ZD]qaU0 对于无参数函数的版本:
Ox#vW6;) VsSAb% template < typename Ret >
4G I3|{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
D"aK;_W@h {
tnUfi8\ob typedef Ret result_type;
``<#F3 } ;
Q/3*65 对于单参数函数的版本:
s"#N; bL* b>R[x template < typename Ret, typename V1 >
w;}5B~). struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nG3SDL#(k {
B|a <=~ typedef Ret result_type;
Drtg7v{@\ } ;
G{6@]72 对于双参数函数的版本:
Xj+_"0
# i/-IjgM"- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!yj1X
Ar struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@C@9Tw2Y {
Bj4c_YBte typedef Ret result_type;
N KgEs } ;
sryA(V 等等。。。
USEmD5 q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}iDRlE, H0inU+Ih template < typename Func >
Trh
t2Iv struct func_return
eCKm4l'BZ {
i_m&qy<v template < typename T >
wuY-f4 struct result_1
xib}E[-l# {
yB7si(,1> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Tx&H1 } ;
bj0HAgY@ ;DX{+Z[ template < typename T1, typename T2 >
!lzj.|7=1 struct result_2
*-]k([wV {
=.S2gO > typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4N=,9 } ;
YhglL!pC } ;
*g}==o` a9lYX*: yg}L,JJU< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>h2qam YdvXp/P:| template < typename Func, typename aPicker >
EhO\N\p(Q= class binder_1
/oe0 {
Z{(Gib~{N Func fn;
sR PQr? aPicker pk;
n3J,`1*ct public :
N0lFx?4 V^qBbk%l>D template < typename T >
/:A239=+ ? struct result_1
oIE(`l0l {
"AJ>pU3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8_>:0(y } ;
WR.7%U'; fUKdC\WL template < typename T1, typename T2 >
[3sxzU!t~ struct result_2
~V"cLTj" {
4$DliP typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<;0N@
} ;
Hs-.83V V3~a!k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jI2gi1,a JKi@Kw template < typename T >
.P:f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n.6
0$kR` {
Fif^V return fn(pk(t));
qb&NS4# }
-WBz]GW4r template < typename T1, typename T2 >
mc=!X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mx(%tz^t {
Nw>T$RzS return fn(pk(t1, t2));
VO;UV$$ }
$x_52 j\j } ;
f'`nx;@X ctUF/[_w; +V+*7s%fL 一目了然不是么?
*[1u[H9Cv 最后实现bind
"kBqY+:Cn _?]BVw fov=Yd! template < typename Func, typename aPicker >
Q#ZD&RZ9. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a[74%L? {
1S[5#ewB;j return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e=n{f*KG` }
)Rhf f$ |CZnq-,C 2个以上参数的bind可以同理实现。
ss0'GfP 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。
97]a-)SA SC
$` 十一. phoenix
@X|i@{<'; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oF@x]bmU v<7Gln for_each(v.begin(), v.end(),
+{C9uY)$vf (
>\?z37:T do_
V^`?8P8d [
zOao& cout << _1 << " , "
)p!*c, ]
)pZekh]v .while_( -- _1),
.?i-rTF: cout << var( " \n " )
n(Q\',C )
uFm+Y]h );
KYkS6|A I| W'n-4Y 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:
Xb<DpBrk 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
^)hAVf~E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#j^('K| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+w k]iH %su}Ru {HIR>])o template < typename Cond, typename Actor >
uOG-IHuF class do_while
42V,PH6o {
&& DD Cond cd;
" xDx/d8B Actor act;
':!3jZP"m public :
XDpfpJ,z"} template < typename T >
2/v35| ? struct result_1
$Wr\[P: {
`%t$s,TiP typedef int result_type;
]DC;+;8Jc } ;
Ic[}V0dk AezvBY0'`z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F-BJe] NI5]Nz<? template < typename T >
^w:OS5 %R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5:Yck< {
.7
(DxN do
]Q6+e(:~ZH {
.q0218l:dF act(t);
Aautih@LX }
Ni2]6U while (cd(t));
,c4c@|Bh? return 0 ;
lpl8h4d }
xT9Yes& } ;
?mH@`c,fM 5/& 1Oxo Y]C;T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XzlKP;r0 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
mD9STuA$H 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。
)46
0Ed 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。
0o=!j3RjH 下面就是产生这个functor的类:
Eo%UuSi 8AT;8I<K K!3{M!B template < typename Actor >
QJx9I_ class do_while_actor
)-=2w-ZX {
"XCU'_k= Actor act;
{IJ-4> public :
!G7h9CF|{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p3g4p hlX>K template < typename Cond >
|y.zocBj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
K!GUv{fp } ;
JW=uK$s O XZ}de%U1 lp(Nv(S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]oEQ4 最后,是那个do_
ABcBEv3 k{a)gFH
O fWj@e"G class do_while_invoker
G]-%AO{K {
7,h3V=^)Q public :
!N1J@LT5h template < typename Actor >
ugI#ZFjJWE do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
P{cos&X| {
zks#EzQ return do_while_actor < Actor > (act);
d@ZoV }
!R74J=#( } do_;
T%kKVr g5}lLKT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T`?n,'!( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<(YF5Xm6$h 最后来说说怎么处理break和continue
'0RRFO 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。
B'p5M.6d#: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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