一. 什么是Lambda
HOY9{>E}z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JdW:%,sv 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,
4Iou|
H t?R=a- ZI $>mTPNF %*wOJx class filler
hr] :bR {
+
s snCr public :
+: oD?h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lj o^ 2 } ;
2eh j2T xr\wOQ*` @YfCS8
eH 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:
Cq, hzi- >4} 2~; 7,N>u8cTh #Zy-X_r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
DG
$._ X[
o9^< ,Cckp! 6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
KGI0|Z]n~ 7VwLyy P"WnU'+ ]
x_WO_ 二. 战前分析
Aa;s.:? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
d.3O1TXK 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
'ehJr/0&g ,3{z_Rax- n/3gx4.g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%Pb 5PIk4 /* --------------------------------------------- */
*R6n+d vector < int *> vp( 10 );
(mJqI)m8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H.ZmLB /* --------------------------------------------- */
6:Nz=sw8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cn4CK.? /* --------------------------------------------- */
G;%Pf9o26 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@Pc]qu /* --------------------------------------------- */
l&d 6G0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g(0
|p6R /* --------------------------------------------- */
O}!L;? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=*YK6 K"sfN~@rT[ n_n0Q}du U&mJ_f#M 看了之后,我们可以思考一些问题:
T$'GFA 1._1, _2是什么?
Pe !eID8 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。
)oSUhU26} 2._1 = 1是在做什么?
3 9Ql|l$ 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。
fFfH9 cl! 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。
2>l:: 8Pp !$>d75zli Lw]:/x 三. 动工
~nk'ZJ
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nuB@Fkr $e|G#mMd- w\'Zcw,d rZy38Wo template < typename T >
S4]xxc class assignment
nr>g0_%m {
[Pdm1]":( T value;
r'p;Nj. public :
$+<X 1 assignment( const T & v) : value(v) {}
jG0{>P#+ template < typename T2 >
+_?;%PKkuF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
FV/X&u8~ } ;
PZF>ia} d{f3R8~Q. _gY
so]S^B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KZL5>E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@$~ BU;kR X?b]5?K;r &
Ci UU z+1#p.F$@ class holder
'A,&9E{%1 {
Jr18faEZw public :
.e2u)YqA template < typename T >
(9BjZ&ej assignment < T > operator = ( const T & t) const
?J+[|*'yK {
~u&3Ki*x return assignment < T > (t);
q0
:Lb }
\K)"@gdW } ;
I~qS6#%r j8@YoD5o /'=C<HSO 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Etj*3/n| -pj&|<
h+9 static holder _1;
2F3IC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Mz<4P3"H mj<(qZh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{W}.z 而不用手动写一个函数对象。
"JSg/optc GljxYH"]# 0K,*FdA 0z."6r 四. 问题分析
GD|uU 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
)vsiX}3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
K,' ]G&K 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Zb7KHKO{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(^eSm]< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IR>^U .F.4fk 五. 问题1:一致性
l_u1 ~ K 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
_{,e-_hYM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MyuFZ7Q4$ mY.[AIB struct holder
@5zL4n@w {
r,i^-jv; //
tCK%vd% template < typename T >
WB5[! T & operator ()( const T & r) const
pr/yDGia {
Iq_cs
' return (T & )r;
>i]r,j8! }
!:`QX\Ux } ;
B{QY-F~ &oYX093di 这样的话assignment也必须相应改动:
/g'F +{v hH{&k> template < typename Left, typename Right >
E$f.&<>T class assignment
v%V$@MF {
^o|igyS9 Left l;
/bVU^vo Right r;
TH)gW public :
G F,/<R # assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G[6V=G template < typename T2 >
?`,UW; Br6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
52K3N^RgR } ;
6ndt1W
z >t?;*K\x" 同时,holder的operator=也需要改动:
" 9 h]P^ vhZpYW8 template < typename T >
d/- f] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O} QTg {
+=Crfvt return assignment < holder, T > ( * this , t);
z)q9O_g9 }
r_I7Gd GKtG#jZ& 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。
$~50M5&K# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Oh~JyrZy xc8MOm return l(rhs) = r;
F^&_O*" 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。
6\g]Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zfO0+fMH hI;tB6 template < typename Tp >
{?l#*XH; class constant_t
D>~z{H%\ {
4&r^mGs, const Tp t;
o{?s\)aBa public :
DK&J"0jz, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S!2M?}LU template < typename T >
*xM4nUu<~ const Tp & operator ()( const T & r) const
yu<sd}@ {
%z tCcgu* return t;
Dx/?0F7V }
4iRcmsP } ;
?W9$= AlIFTNg:" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]k]P (w 下面就可以修改holder的operator=了
5sEq`P}5 TNUzNA template < typename T >
G TNN4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nv*q
N\i' {
QW|,_u5j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vEvVT]g[V }
l^%Ez?-:s /'u-Fr(Q+ 同时也要修改assignment的operator()
I/<aY*R4 55Y BO$
template < typename T2 >
dMQtW3stY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
((N<2G) 现在代码看起来就很一致了。
C\j|+s c#
U!Q7J 六. 问题2:链式操作
bf-.SX~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&o=
#P2Qd 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。
5<GC 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。
-k|r#^(G2 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。
k!>MZ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tVvRT*>Wb g599Lc&
template < typename T >
BYyR-m struct result_1
p./zW
)7+ {
D?)91P/R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w
[D9Q= } ;
PP.QfY4 D4ESo)15' 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:
{PnvQ?|Z S2kFdx*Zf template < typename T >
T+9#P4 struct ref
-[|R\'i {
cclx$)X1X typedef T & reference;
'mXf8 } ;
A/|To!R template < typename T >
c]v$C&FX struct ref < T &>
(xBS~}e {
|yx]TD{~P typedef T & reference;
h<f_Eoz-a } ;
D/'kYoAEO #;)Oi9{9; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(y[+s?;WyB xqs{d&W template < typename T >
ztKmB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[ma'11?G {
%YlL-*7L return l(t) = r(t);
L%}k.)yev }
zXx H aM 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。
)pJ}
$[6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y>_lxLhmO# szu!*wc9 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
f',n' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CH[U.LJQ-O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=J&vr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'X d_8. 最后的布局是:
s {p-cV Add
W,9. z% / \
{Iy<iV Divide 5
xeF0^p7Z / \
c
Owa^; _1 3
RSC^R}a5 似乎一切都解决了?不。
NGcd 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
SU~t7Ta!G 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
P$ZIKkf 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:
!K-lO{Z^ ~[l6;bn template < typename Right >
fb3(9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
4{=zO(> Right & rt) const
l\xcR]O {
D1rXTI$$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;gLHSHEA }
ecDni>W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V9&7K65-1 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。
<ZcJC+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。
p2 V8{k 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。
XP'<\ 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。
gBp,p\ Xc 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?
D[32t0 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:
|ZZl3l=] _&)^a)Nu template < class Action >
&*}`uJt class picker : public Action
?~X*\ {
vik A
public :
y.P Wh<dI picker( const Action & act) : Action(act) {}
}K':tX? // all the operator overloaded
Q#w mS&$f } ;
+z}O*,M"q *(wkgn Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
> Dy<@e 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
U l8G R #JMww template < typename Right >
kDbDG,O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m}ZkNWH {
+a1Or return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H3\4&q }
.'foS>W=t eB%hP9=:x Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XrP'FLY o 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
B_R
J;.oH ;w>Dqem template < typename T > struct picker_maker
vP6NIcWC3 {
t|-TG\Q X typedef picker < constant_t < T > > result;
(K9pr>le } ;
\ OPJ*/U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x-27rGN {
&O8vI,M typedef picker < T > result;
hWc`4xdl } ;
aT|SKb` ]nPfIBoS 下面总的结构就有了:
dpG l functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
>=Bl/0YH picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
lw+Y_; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sNB*S{ 至此链式操作完美实现。
vd<r}3i* N{+6 V`\ 1i=lJmr 七. 问题3
wHx@&Tp 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ox:m;-Ml?_ pHKcKqB*13 template < typename T1, typename T2 >
<[.{aj]QV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3DjlX* {
WxPu{N return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*^[m?3"W }
D+4oV6}~ Yr!@p Hy 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)R
%>g-dw B
]*v{?<W template < typename T1, typename T2 >
T{WJf-pI struct result_2
ZkWX4?&OMt {
WAq)1gwN typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wFbw3>'a9 } ;
`-_kOxe3 PFR64HK2 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
F:$*0! 这个差事就留给了holder自己。
Dh+<|6mx z`]sWi F0 vciO={M template < int Order >
d23;c )'
class holder;
.+3~
w template <>
Z7][" class holder < 1 >
M=rH*w{^ {
\7V[G6'{ public :
Sb QM!Q template < typename T >
RnV#[bM{ struct result_1
DP@F-Q4 {
jJ.isr|` typedef T & result;
N[=c|frho } ;
K&"ZZFd_ template < typename T1, typename T2 >
itYTV?bd struct result_2
LI}@qLe {
*ggai? typedef T1 & result;
. E8Gj'yO } ;
DXF>#2E^+ template < typename T >
op8[8pt% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E;1QD/E$ {
eP(|]Rk return (T & )r;
4De2miq }
q"LE6?hs template < typename T1, typename T2 >
_a]0<Vm C0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3g79/w {
6Pp3*O`/V return (T1 & )r1;
%2@O,uCo@ }
?3#L?Cq } ;
}1kZF{KD<[ >mAi/TZC template <>
ew+>?a'&L class holder < 2 >
m'n<.1;1{j {
YMG~k3Yb public :
X_HU?Q_N template < typename T >
:DG7Z struct result_1
PenkqDc} {
m!-R}PQC typedef T & result;
]]Fe:> } ;
S^Mx=KJG template < typename T1, typename T2 >
#fVk;]u`[3 struct result_2
Hb&C;lk {
%\f<N1~* typedef T2 & result;
`RlMfd } ;
@f!r"P] template < typename T >
]mR!-Fqj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mI>=S {
t) uS7y return (T & )r;
/1BqC3]tL }
BAIR! template < typename T1, typename T2 >
JZup} {a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7lUnqX.
{
MA,7|s
return (T2 & )r2;
()MUyW"S#` }
u>\u}c } ;
bHRRgR`, Xmny(j)g d-{1>\-_ 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> >。
s&d!+-\6_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
wbQs>pc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_aP2gH ~ugyUpY" return l(i, j) = r(i, j);
aY8QYK ;?^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jdf3XTw 3D-VePM=` return ( int & )i;
&gdhq~4# return ( int & )j;
7Z<
2`&c7 最后执行i = j;
2n3!pZ8 可见,参数被正确的选择了。
s}lp^Uh= +.J/7gD d3;Sy`. -|2k$W nN%Zed2O@6 八. 中期总结
kInU,/R* 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
R ~? 9+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G`r/ te sW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Yln[ZmK9g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QB5,Vfoux @bIZ0tr4 bLSUF`-z {k uC+~R 3~EPX`#[W ;;
?OS 九. 简化
%~I%*=o[ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2l}H=DZV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
888"X3.T 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ms6dl-_t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
PI&@/+ +-*/&|^等
,5}")T["u 2. 返回引用。
`^df la =,各种复合赋值等
RjxFlKs8 3. 返回固定类型。
P TH'-G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-\&b&; _ 4. 原样返回。
R*O<( operator,
PUEEfq!% 5. 返回解引用的类型。
4Z0Y8y8) operator*(单目)
p5Wz.n.<' 6. 返回地址。
b *Ca*! operator&(单目)
|xFSGrC 7. 下表访问返回类型。
}qg.Go operator[]
m](q,65 2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rm%MQmF operator<<和operator>>
534DAhpD=. 1StaQUB OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
b[^|.>b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
glomwny TFO4jjiC" template < typename Left >
!i8'gq'q struct value_return
<O3,b:vw {
(5GjtFojY| template < typename T >
"+A8w struct result_1
om{aws; {
o&RNpP* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5Ve
T8/7Q } ;
\# _w=gs<i AvcN, template < typename T1, typename T2 >
IoCi(N; struct result_2
|$D`* {
&~"e["gF= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c JOT{ } ;
,HwOMoP7 } ;
'8c-V aa X< 4f7;]O $O9,Gvnxx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
FvVM}l' Rg7~?b- 下面我们来剥离functor中的operator()
$H"(]>~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J3y4D} <_#a%+5d return l(t) op r(t)
}CQ)W1mO" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.$zo_~ mR return op l(t)
&+" )~2
+ return op l(t1, t2)
H'?dsc return l(t) op
s&L 6C[ return l(t1, t2) op
zRFvWOxC\ return l(t)[r(t)]
-DWnDku8= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CD pLV: V5rW_X:]8 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:
[&+5E1%L 单目: return f(l(t), r(t));
S8Yti return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EttQ<z_T 双目: return f(l(t));
;mwU>l,4 return f(l(t1, t2));
-J^t#R^$` 下面就是f的实现,以operator/为例
(3N;- LfX[(FP struct meta_divide
l{t!
LTf; {
PvW~EJ template < typename T1, typename T2 >
cm`x;[e6l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
F!cRx%R {
Z`x*Igf8 return t1 / t2;
:|N(:W>=$Y }
W$`p ,$ .n } ;
HG&rE3@ =-;J2Qlg6 这个工作可以让宏来做:
L+Q.y~ j'q Iq;y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7i88iT template < typename T1, typename T2 > \
Q6hWHfS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dReJ;x4 以后可以直接用
]::g-&%Um DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
N _|tw 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
hw0u?++ (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。。。)
kB=\a( p]x9hZ 5^C.}/#>F 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
Yl"l|2
: cc:,,T/i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wg=-&- class unary_op : public Rettype
b|nh4g {
Mcqym8,q|3 Left l;
=4804N7 public :
et}%E9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i7foZ\btFc 2Z7r ZjXW template < typename T >
T*qSk! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BL H~`N3U {
wD5fm5r= return FuncType::execute(l(t));
h5}:>yc }
=v7%IRP5 h.)o4(bO template < typename T1, typename T2 >
W5R / typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4(TR'_X( {
rfYFS96 return FuncType::execute(l(t1, t2));
&nfGRb }
L[O.]2 } ;
-HUlB|Q8r zA*I=3E( v_I)eac z 同样还可以申明一个binary_op
/s "Lsbe S(Q=2Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Qb?eA class binary_op : public Rettype
st wxF?\NS {
1hW"#>f7 Left l;
M7\yEi"* Right r;
MT{ovDA]. public :
yR[htD` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d'2q~ _!E)a template < typename T >
_
cm^Fi5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`R,g_{Mj {
# GOL%2X return FuncType::execute(l(t), r(t));
!Hx[
`3 }
KLCd`vr.xf i?B(I4a!G template < typename T1, typename T2 >
r"&VG2c0K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
% jSB9 {
UzT"Rb:e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
eKW^\ }
"RLv{D<)J, } ;
< m/@_" 10{zF_9yx )=%TIkeF 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
##BfI`FJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_7b' i6- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\&b1%Asyz 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;
9{; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L'r gCOJ< 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。。。
UB,:won 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a}[ 1*_G 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)
@k3xk1* 下面是修改过的unary_op
]h?p3T$h N^%7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o+F<
r# class unary_op
5LzP0F
U {
aM|;3j1p Left l;
+\U#:gmw DLd1Cl:"~: public :
mY&(&'2T" 0{qe1pb w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZiaHLpk 0YO/G1O& template < typename T >
Sd+bnq% struct result_1
^]X\boWlI {
' ?uwUBi typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rObg:(z&\ } ;
qaiR329fx ,_z"3B)] template < typename T1, typename T2 >
]i
Yp struct result_2
+jb<=ERV[ {
&9F(C R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_m*FHi } ;
A8T8+M: K(}g!iT)~ template < typename T1, typename T2 >
)6*)u/x: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'J_`CS {
7~!F3WT{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,*CPG$L }
<5o
oML]nP F}c}I8Ao template < typename T >
0bl 8J5Ar5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D.*o^{w| {
k nljc^ return OpClass::execute(lt(t));
u{5+hZ }
hj,y l& Y+ !z]S/x } ;
i)=
\-C JVR,Py:%G |syvtS{ 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
U?=-V8#M| 好啦,现在才真正完美了。
;VS$xnZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
mOfTq]
@B sw+vyBV)r template < typename Right >
1.I58(0~+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
f"R'Q|7D {
(O"-6`w[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^NXxMC(e+ }
]h%~'8g, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
*AJYSa,z ]XEUD1N;I 2:G/Oj h&] WB 5M![ zI"1.^Trn 十. bind
JKA%$l0 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。
47!k!cHa 先来分析一下一段例子
uU/'oZ? E7 P'} d~#:t~
$, int foo( int x, int y) { return x - y;}
;k
(M4? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
YK>?;U+| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}///k]_Sh 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
){4 ! 我们来写个简单的。
s'/ZtH6>C 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
cYz|Ux 对于函数对象类的版本:
yq12"Rs #Wq@j1? template < typename Func >
#vzt6x@* struct functor_trait
{
t@7r {
6[Wv g typedef typename Func::result_type result_type;
DLO2$d } ;
Ie(M9QMp 对于无参数函数的版本:
cC]lO Q!{,^Qb template < typename Ret >
?*&5`Xh struct functor_trait < Ret ( * )() >
Yc^,Cj{OM {
,"5][RsOn typedef Ret result_type;
RMlx[nsq } ;
LwcAF g| 对于单参数函数的版本:
E| y
h-6x! 6pm template < typename Ret, typename V1 >
v+C%t!dx struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0t%`jY~% {
upiYo(sN. typedef Ret result_type;
UBw*}p } ;
ny1Dg$ui2 对于双参数函数的版本:
]h'*L` @3`Pq2< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%xdyGAl: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WHcw5_3# {
v;(k7
typedef Ret result_type;
up2wkc8 } ;
|!L0X@> 等等。。。
o]<J&<WM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Dlg9PyQ ('+C $ template < typename Func >
Q2"K!u] struct func_return
S3^(L {
Bo0f`EC I template < typename T >
?%*p!m struct result_1
OlM3G^1e1 {
|%@pjJ`3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P52qt N< } ;
#9t3 <H[ Jk57| )/ template < typename T1, typename T2 >
T@d4NF# struct result_2
O@a7MzJ {
O+t'E9Fa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{Rq5=/b } ;
h059 DiH } ;
>dnDN3x uOPLJ?% 8aTo
TA7JA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\f'= s#FX2r3=Fg template < typename Func, typename aPicker >
o,'Fz?[T% class binder_1
cUTG!
P\R {
"
f.9u Func fn;
B#4'3Y-3 aPicker pk;
Y+Cv9U0 public :
nnCz!:9p '^(qlCI
template < typename T >
D{6<,#P{w struct result_1
M=4`^.Ocm {
T!-ly7-` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w[#*f?at~ } ;
>3&9Wbv> \"b'Z2g template < typename T1, typename T2 >
JG@Zb}b struct result_2
xn anca {
?N&s. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1ezBnZJg } ;
T3PwM2em_` d?aZk-|c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,3W,M=j) ])?[9c template < typename T >
jXIVR'n( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d'[q2y?6N {
z\>ZgRi~n return fn(pk(t));
Gm=e;X;r }
^M+aQg% template < typename T1, typename T2 >
0P;\ :-&p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)B"E+Q'h{7 {
tc{Qd&"( return fn(pk(t1, t2));
p5J!j I= }
95Q^7oI } ;
,3Nna:~f ?;ZnD(4? $`<-;kI 一目了然不是么?
!*o{xq 最后实现bind
IGo+O*dMw Jt3*(+J>/ 8d(l)[GZt template < typename Func, typename aPicker >
&.JJhX picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vJe c+a {
gUme({h&| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
oiQ:&$y }
^(KDtc t? Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
XoGOY|2`6 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。
= VMELk!z zN/nKj: Q 十一. phoenix
B^/(wHBp Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b1yS1i
D bd[iD?epD] for_each(v.begin(), v.end(),
x[mh^V5ld (
-m$2"_ do_
.dj}y
jd]f [
[ ^gb6W9Y cout << _1 << " , "
o90[, ]
N'Vj& DWC .while_( -- _1),
r`e6B!p cout << var( " \n " )
m,&2s-v )
1^2]~R9,9 );
J7@Q;gcl: d3NER} f4V 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%2'Y@AX` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Qe`Nb4xf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b^"mQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qyjVB/ko g|M>C:ZT q siV template < typename Cond, typename Actor >
z&z5EtFUTh class do_while
,r;E[k@ {
#JR$RH Cond cd;
`bWc<4T Actor act;
@{ L|&Mk! public :
bjq.nn<= template < typename T >
o)8VJ\ & struct result_1
kArF Gb2c {
O;.DQ typedef int result_type;
"
"S&zN } ;
B5[As8Sa YD#L@:&gv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?O0,)hro ~J
>Jd template < typename T >
_)6r@fZ.p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r(<91~Ww {
3gv?rJV do
eh,_g. {
;rl61d}NH# act(t);
~I]aUN }
O~Svk'.) while (cd(t));
?gCP"~ return 0 ;
v)nBp\fjxp }
cL4Xh|NBp } ;
F<{k~ 6iY(RYZ7- 5kCXy$"% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
j{@li1W@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~xcU6@/ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
h<7@3Ur 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
zrwzI+4 下面就是产生这个functor的类:
zuF]E+ Mtn{63cK uJa.]J~L= template < typename Actor >
<&HHo>rl class do_while_actor
]+>Kl>@ {
0CI\Yd= Actor act;
xu@xP5GB^ public :
WA5.qw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#-l+cu{ =[0|qGzg template < typename Cond >
q-S#[I+g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
tO3#kV\, } ;
/xd|mo)D cDz^jC C1OiM b(: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c=re( 最后,是那个do_
3pyE'9"f6 4W=fQx] WUb] 8$n class do_while_invoker
NKiWt
Z" {
_jaB[Q=By public :
8J~-|<Q6 template < typename Actor >
g|j15&x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/&l4 sF1 {
]Mvpec_B return do_while_actor < Actor > (act);
o+}G/*O8 }
PB~
r7O] } do_;
ak{XLzn 3~Ll<8fv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\T?6TDZ] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l!:L<B 最后来说说怎么处理break和continue
|g"K7XfM4 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。
ED>P>Gg 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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