一. 什么是Lambda
GX!G> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3</_c1~ 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,
)hn6sXo+ HSE!x_$ {0Yf]FQb-a RNEp4x class filler
h,u,^ r {
n`?aC|P2s public :
)Pa'UGY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Fx_z 6a } ;
H7&8\FNa wtQ++l%{G Olt?~} 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:
qdJ=lhHM} wY{-BuXv TVtvuvQ2K L2[($l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y|F9}hj( ios&n)W& O_muD\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7?!d^$B #_ ;lf1x! 5FPM`hLT ~OYiq}g 二. 战前分析
6RU~"C 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。
av8B-GQI*# 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
iJ)_RSFK I3{PZhU. \g&,@'uh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2G& a{ /* --------------------------------------------- */
vFzRg5lH vector < int *> vp( 10 );
PfAgM1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
aB2FC$z /* --------------------------------------------- */
6m/r+?' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
DZ3wCLQtK /* --------------------------------------------- */
J\}twYty int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
e }?db /* --------------------------------------------- */
&.)^
%Tp\z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&T?RZ2 /* --------------------------------------------- */
n:I,PS0H< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q5J5> .O5Z8 p *2>&"B09` '2A)}uR 看了之后,我们可以思考一些问题:
> ym,{EHK 1._1, _2是什么?
ihhDO mUto 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
q<x/Hat) 2._1 = 1是在做什么?
;0]aq0_#( 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
n$A9_cHF7 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。
6fE7W>la L Tm2G4+] U#7#aeI 三. 动工
y;m| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5zK4Fraf D=A&+6B@- 1sy[@Q2b 9R!atPz9 template < typename T >
*?@?f&E/ class assignment
`f,/`''R {
^2:p|:Bz!l T value;
T=
8 0, public :
9!ngy*\x assignment( const T & v) : value(v) {}
\Gef \ template < typename T2 >
rm'SOJVA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h]5(]. } ;
(fH#I tf ^)/0yB @Z_x.Y6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x;O[c3I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&N$<e(K LRxZcxmy dohA0 EgEa1l!NSQ class holder
B6+khuG( {
*xAqnk
public :
B&M%I:i template < typename T >
+q<jAW A assignment < T > operator = ( const T & t) const
RXMISt3+{y {
Gq)]s'r2 return assignment < T > (t);
l ~"^7H?4e }
93>jr<A } ;
+%z>H"J. ~Y[r`]X`"m EmWn%eMN 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
wq`s-qZu @Rze|
T. static holder _1;
3)wN))VBX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3Y4?CM&0v ]"As1" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0@0w+&*"@ 而不用手动写一个函数对象。
*->W^1eGM C\3rJy(VJ jxJ8(sr$ _IHV7*u{; 四. 问题分析
[o#oak{U 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。
*\a4wZ6<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。
:wyno#8`- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W&W5lArr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IZ-1c1
下面我们可以对这几个问题进行分析。
yf.~XUk^ \[i1JG 五. 问题1:一致性
Pl06:g2I 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?|
wc@X.Q[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y3Qsv ;6
D@A struct holder
e;q!6% {
wo{gG?B //
%g$o/A$ template < typename T >
vkV0On T & operator ()( const T & r) const
LKB$,pR~1l {
nsC3 return (T & )r;
,.8KN<A2]' }
H [\o RId } ;
CI0C1/:@ 3AtGy'NTp 这样的话assignment也必须相应改动:
!;v|' I <8&au(I,vB template < typename Left, typename Right >
e2TiBTbQaF class assignment
x.6:<y {
!sP{gi#= Left l;
<oV(7 Right r;
ORw,)l public :
zT]8KA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BoWg0*5xb template < typename T2 >
;7V%#- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
nPl?K:( } ;
ql{OETn# #&aqKVY 同时,holder的operator=也需要改动:
OX!tsARC@ L|xbR#v template < typename T >
sf87$S0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j{A y\n ( {
Qd$nH8ED Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
}2.`N%[ }
,!y$qVg'\f #OD/$f_ 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。
Jhhb7uU+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1};Stai'
6SkaH<-&K return l(rhs) = r;
'Aq{UGN 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。
Yujiqi]J; 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
aP+X}r (exa<hh template < typename Tp >
<uw9DU7G class constant_t
f+,qNvBY/ {
DU/] const Tp t;
m@v\(rT. public :
N
+_t-5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&.Qrs:U template < typename T >
c9 _rmz8 const Tp & operator ()( const T & r) const
9vc2VB$ {
%RRNJf}z return t;
K;H&n1 }
R"t,xM } ;
Hd ={CFip +_oJ}KI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
c]o'xd,T8\ 下面就可以修改holder的operator=了
D.u{~ eJX9_6m- template < typename T >
(vJNHY M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G}raA% {
|3"KK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\?k'4rH }
:J&oX
<nF^ .|fHy 同时也要修改assignment的operator()
"JV_ 2K_i []1C$.5DD template < typename T2 >
5e^ChK0Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SZ'R59Ee< 现在代码看起来就很一致了。
o|<!"AD7 m&,(Jla 六. 问题2:链式操作
ul >3B4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u `6:5k 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-6?2\]j@ 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。
;h 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。
6?Ji7F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xfe+n$~ c nmKp[-5 template < typename T >
n;Vs_u/Nx struct result_1
K is"L(C {
33B]RGq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
BW*rIn<?G } ;
Iit;F . 3T3EX|G 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
UySZbmP48 7ZWgf"1j template < typename T >
&d^m 1 struct ref
DsCcK3 k {
SoSb+\*@h typedef T & reference;
>_ T-u<E } ;
c4eBt))}V template < typename T >
m~0/&RA struct ref < T &>
HY:o+ciH' {
6mxfLlZ typedef T & reference;
kUrkG80q| } ;
sS'm!7*(3 M-Y_ Wb3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
S3Xl d|Lj~x| template < typename T >
sWnLEw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z5*'{t) {
l}A93jSL return l(t) = r(t);
)=_,O=z$K }
N2<!}Eyu 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。
+Q"4Migbe@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dJNe+
MB` *_\_'@1|J) 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
$c(nF01 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1f=gYzuO) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uiR8,H9*M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0[W:d=C`a 最后的布局是:
t!7-DF|N Add
p947w,1![ / \
<*cikXS Divide 5
Ok=hT|}Y / \
lA8`l>I _1 3
f
x+/C8GK 似乎一切都解决了?不。
}`m/bgtFX
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。
oE]QF.n# 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。
Jij*x>K>y 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:
Bh-ym8D 8&b,qQ~ template < typename Right >
89(Q1R ?: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sdw(R#GE Right & rt) const
?hy& {
*VxgARIL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/jJw0 5;L }
WCixKYq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-m~#Bq 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。
k~1?VQ+?M 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。
uJ v-4H 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<bwzX|. 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。
u.xnO cOH! 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?
\(2sW^fY 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:
sD#.Oq4&]y oW6XF-yM template < class Action >
40m -ch6Q class picker : public Action
^Xh^xL2cn {
-PR N:'T public :
v mk2{f,g picker( const Action & act) : Action(act) {}
r3UUlR/Do // all the operator overloaded
ln
dx"prW } ;
86F1.ve >tW#/\x{ 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。
sLxc(d'A 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:
&0JI!bR( n/mG|)Xt template < typename Right >
Lt>IX") picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O6^]=/wd {
@b2aNS<T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aAUvlb }
=Jb>x#Y m!HJj>GEo Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
RPRBmb940 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。
Z/+#pWBI! 6(ol1
(U template < typename T > struct picker_maker
$1`2kM5 {
cSV aI typedef picker < constant_t < T > > result;
DN:EB@ } ;
l!u_"I8j5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g]0_5?i {
3)ywX&4"L typedef picker < T > result;
^k9I(f^c-_ } ;
wI/iuc F7#JLE= 下面总的结构就有了:
=B @2#W# 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。
{R6ZKB 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。
$6SW;d+>n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R8'RA%O9J 至此链式操作完美实现。
-nV9:opD I
b5rqU\ E~"y$Fqe 七. 问题3
o?\?@H 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。
/%io+94 C;^X[x%h7$ template < typename T1, typename T2 >
~Z'?LV<t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c{w2Gt! {
qlPT Ll return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z4ImV~m }
$6poFo)U+ f) L 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)lDD\J7 },-H"Qs template < typename T1, typename T2 >
_X
x/(.O struct result_2
kE1TP]| {
* r7rZFS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>fQMXfoY } ;
*\F~[ d%n-[ZL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
X!EP$! 这个差事就留给了holder自己。
"3Y0`&:D ey$&;1x#5 -zfR)(zG template < int Order >
LZxNAua class holder;
4BpZJ~(p template <>
7HYwLG:\~ class holder < 1 >
@f3E`8 {
:Zw2'IV public :
AH~E )S template < typename T >
R.<g3"Lm> struct result_1
{E|$8)58i {
(TT}6j typedef T & result;
mQ"-,mMI } ;
pOoEI+t template < typename T1, typename T2 >
DZtsy!xA struct result_2
[ub e6 {
KF:78C typedef T1 & result;
67FWa } ;
7WzxA=*# template < typename T >
)zDCu` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4;2uW#dG" {
FGBbO\</ return (T & )r;
Yrq~5)% }
PLBrP template < typename T1, typename T2 >
mj7#&r,1l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5*u+q2\F {
=>~:<X., return (T1 & )r1;
E|shs=I }
8P\Zo8}v } ;
) ;Y;Q iuul7VR-% template <>
Dk5 1z@ class holder < 2 >
'i|YlMFI g {
>Y@H4LF;1x public :
M x"\5i template < typename T >
z},# ~L6$q struct result_1
jq0O22
-R {
W: z;|FF typedef T & result;
Q\sK"~@3 } ;
]JQULE) template < typename T1, typename T2 >
m+z&Q struct result_2
@d1Q"9}B {
+k R4E23: typedef T2 & result;
qwAT>4 } ;
&m;*<}X template < typename T >
Bdpy:'fJn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l,aay-E {
,64-1! return (T & )r;
w7&A0M }
k$:|-_(w template < typename T1, typename T2 >
C\hM =% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i SQu#p@ {
B&"Q\'c return (T2 & )r2;
-MBxl`JU }
_
jlRlt } ;
j3ls3H& 0jWVp-y 4E}Yt$| 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> >。
-m#)B~) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
SUK?z!f<i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gI|~|-' =($xG#g` return l(i, j) = r(i, j);
,|/f`Pl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Zx>=tx} \o3gKoL% return ( int & )i;
m+$VVn3Z} return ( int & )j;
<9b&<K: 最后执行i = j;
XL/u#EA0< 可见,参数被正确的选择了。
sV*H`N')S wVtwx0|1 ChQxa Lu%b9Jk G=bCNn< 八. 中期总结
[()koU#w. 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:
7F.4Ga; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.*Qx\, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ql~J8G9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u_Z+;{]Pj e&>2
n F_P~x(X 3o/[t /G`]=@~ |JsZJ9W+J 九. 简化
Y}KNKO; 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。
KqP#6^ _ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)=(kBWM 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:
M869MDo 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*qpSXmOz +-*/&|^等
9:lFo= 2. 返回引用。
?Q;=v~-Q =,各种复合赋值等
0b 54fD= 3. 返回固定类型。
#4;wjcGWw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q ZZK#,Qb 4. 原样返回。
)Q JUUn# operator,
(**oRwr% 5. 返回解引用的类型。
]eV8b*d6 operator*(单目)
K:WDl;8(d 6. 返回地址。
'Z]w^< operator&(单目)
g0E'g 7. 下表访问返回类型。
I]_5}[I operator[]
:rP=t , 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PZzMHK?hP operator<<和operator>>
iU:cW=W|M\ !bP@n 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。
{K!)Ss 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o{[qZc_%
Wa~=bH template < typename Left >
o}{5iTg= struct value_return
!dT4 {
5~S5F3 template < typename T >
-tU'yKhn struct result_1
?&uu[y {
=i3n42M# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`
G
kX } ;
{2gwk8 ,/U6[P_C5 template < typename T1, typename T2 >
dD@(z:5M\ struct result_2
J9 I:Q<; {
*=xr-!MEk typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_','9| } ;
c1gQ cqF } ;
U%/+B]6jP '0,^6'VWOV 2+WaA, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
H6gSO(U &,)&%Sg[ 下面我们来剥离functor中的operator()
IvNT6]6 P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
iJ|uvPCE Y|/ 8up return l(t) op r(t)
VS|2|n1<6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YHl;flv return op l(t)
J,6yYIq return op l(t1, t2)
HOJV,9v N return l(t) op
:MDKC /mC return l(t1, t2) op
@KUWxFak return l(t)[r(t)]
/<BI46B\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*n"{J(Jt` A_UjC` 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:
ll?X@S 单目: return f(l(t), r(t));
(Awm9|.{+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
G]aOHJ:. 双目: return f(l(t));
kvj#c return f(l(t1, t2));
U`s{Jm 下面就是f的实现,以operator/为例
W(/h Vt HLi%%"' struct meta_divide
7o}J%z {
JjS? template < typename T1, typename T2 >
cl/_JQ& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
hFBe,'3M {
]}X return t1 / t2;
Vf1^4t }
Dum9lj } ;
N4HqLh23H @|T'0_' 这个工作可以让宏来做:
Z$? # ^d73Ig:8q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kAGBdaJ" template < typename T1, typename T2 > \
Jfl!#UAD|n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+qdEq_m 以后可以直接用
3T0"" !Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
j_7mNIr 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
f`66h M[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)BfAw z([</D? mXs; b
2r^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Mrb) <QGXy= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_h1mF<\ X^ class unary_op : public Rettype
S$XSei_q {
[=`q>|;pOv Left l;
J9S>yLQK public :
6D_D' ;o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o3}3p]S\ IO:G1;[/2L template < typename T >
FML(4BY, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wh{tZ~c {
%e} Saf return FuncType::execute(l(t));
bi;1s'Y<D }
g<
.qUBPKX Rbv;?'O$L template < typename T1, typename T2 >
;YL i{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z;)%%V%o {
h2J
x]FJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
eh#(eua0/ }
vs{s_T7Mz] } ;
R0-j5&^jju lU8Hd|@- b5n'=doR/I 同样还可以申明一个binary_op
lsNd_7k -d:Jta!}{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kylVH!
@l class binary_op : public Rettype
@pU)_d!pJ {
Q#zmf24W Left l;
SMK_6?MZ Right r;
"kqPmeI public :
y4fdq7i~}9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"g8M0[7e3 uY'HT|@:{ template < typename T >
"C`Ub typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[}]Q?*_ {
S>1Iky|
return FuncType::execute(l(t), r(t));
GWip-wI }
KKf P7/X|M z template < typename T1, typename T2 >
FaJ &GOM, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M\Kx'N {
m`r(p" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3=ymm^ }
u> 7=AlWF- } ;
9'q*:&qq <Q?F?.^e UFuX@Lu0 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
$iz|\m 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_:27]K: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x-3\Ls[I 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
!%0 *z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
o{[YA}xc 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
IPo?:1x]s 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;4~hB 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Y:a]00&)#Y 下面是修改过的unary_op
H7:] ]j1 ]OzUGXxo~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I,8Er2;) class unary_op
C;urBsC {
uGlUc<B\* Left l;
3m)y|$R um0N)&iY public :
P";'jVcR 83q6Sv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^y%T~dLkp' n.0fVV-A template < typename T >
ZJs$STJ* struct result_1
o"#\
> {
CeC6hGR5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~/P[J } ;
vRO
_Q? wAW5
Z0D template < typename T1, typename T2 >
?5
7Sk+ struct result_2
I2 P@L?h {
<UQbt N-B\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'."ed%=MC } ;
3$9W%3 HA>OkA/ template < typename T1, typename T2 >
n7-6-
# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^r,=vO {
y
h9*z3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9qG6Pb }
Jg|XH
L) d-dEQKI?; template < typename T >
N<injx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R*2E/8Ia {
\P`hq^; return OpClass::execute(lt(t));
>\3V a }
&KRX[2 c\ l kD-\ } ;
JcxThZP~ <GaS36ZW y_lU=(%Jd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r<^HmpUJ 好啦,现在才真正完美了。
B_m8{44zM 现在在picker里面就可以这么添加了:
>I&5j/&}+ @6T/Tdz template < typename Right >
g7W" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|8tilOqI {
I&W=Q[m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hx]?&zT@ }
N[
Og43Y 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
A2jUmK.& q5)O%l ! ut7zVp<" [K0(RDV)% K(,F~.< 十. bind
YteO6A;
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
4@#
`t5H 先来分析一下一段例子
._{H~R| %Y*Ndt 4
wcY?rE9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
JrRH\+4K bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
j HJ`,# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u5f9Jw} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
j\^CV?}sm' 我们来写个简单的。
a HR"n|7{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y/ef>ZZ 对于函数对象类的版本:
Gu\q%'I 9m~p0 ILh template < typename Func >
*wB1,U{ struct functor_trait
.5ha}=z {
.jWC$SVR typedef typename Func::result_type result_type;
zue~ce73J } ;
^ sLdAC 对于无参数函数的版本:
Cd}<a?m, VQ9/Gxdeo template < typename Ret >
n[Y~] struct functor_trait < Ret ( * )() >
5uj?#)N {
);&:9[b_ typedef Ret result_type;
H%Q7D- } ;
;u46Z 对于单参数函数的版本:
l?n\i]' JO6)-U$7UG template < typename Ret, typename V1 >
|imM#wF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hy"\RW {
}*pi<s typedef Ret result_type;
?QdWrE_
} ;
aQ\$A`? 对于双参数函数的版本:
57 [~c|mOk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a'yK~;+_9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LIF7/$,0 {
)W
_v:?A9 typedef Ret result_type;
68C%B9.b' } ;
|"CZ T# 等等。。。
5(Q%XQV*P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y,,dCca -ifFbT+x template < typename Func >
4yA+h2 struct func_return
0rs"o-s< {
N]=q|D template < typename T >
8\A#CQ5b struct result_1
eF-."1 {
qHlQ+:n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
. ~~T\rmI } ;
"CQa.% =wV<hg)C template < typename T1, typename T2 >
m'=Crei struct result_2
e)?
.r9pA; {
=|y9UlsD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,Ae6/D$h/ } ;
ytJ/g/,A0i } ;
xHLlMn4M r1{@Ucw2 ">,|V-H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ag;pN*z tGE$z]1c@ template < typename Func, typename aPicker >
9`X\6s class binder_1
hT&Y#fh
{
>rmqBDKaQ Func fn;
ZdWm:(nkU aPicker pk;
~t~k2^)|" public :
Q1I6$8:7 3J|F?M"N7 template < typename T >
5 ,B_u%bb struct result_1
aa/(N7 {
A>;bHf@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:g=qz~2Xk } ;
&>W$6>@ j[G template < typename T1, typename T2 >
$2M$?4S/T struct result_2
Nv}=L
: E {
WH@,kH@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U-(01- } ;
Kaqc74Mv Vl=l?A8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a;qryUyG =M[bnq*\ template < typename T >
-[9JJ/7y
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`*cxH.. {
3-qr)h return fn(pk(t));
!v_|zoCEj }
Ru!iR#s)! template < typename T1, typename T2 >
*:LK8U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x$.^"l-vX {
L;NvcUFn return fn(pk(t1, t2));
yT"Eq"7/Y# }
dI@(<R } ;
{14fA)`% qJa H, {
Vf XsI 一目了然不是么?
r|fL&dtr 最后实现bind
Ls$D$/:q? _~J
{wM "R1NG?;q template < typename Func, typename aPicker >
#64-~NVL_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(pCrmyB {
F Q7T'G![ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
< #}5IQ5`Z }
~IfJwBn-i tGh~!|P 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ms5ap<q# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
HIR~"It$
vkx7paY_ 十一. phoenix
n,V[eW#m'L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c"n\cNP< F^t DL: for_each(v.begin(), v.end(),
wc NOLUl (
HJLG=mU do_
G )trG9 .a [
gx8ouOh cout << _1 << " , "
k"T}2 7 ]
FxtQXu-g .while_( -- _1),
F|o:W75 cout << var( " \n " )
iohop(LZ )
7{)G_?Q& );
9Zt`u,; 5j<mbt} 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:
:uq\+(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
,]ma+(| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tqvN0vY5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D9CaFu J6s`'gFns qo90t{|c template < typename Cond, typename Actor >
'KS,'% class do_while
nQX:T;WL@ {
uD$u2 Cond cd;
hk(ZM#Bh Actor act;
<EB+1GFuI public :
B:;pvW] template < typename T >
8>2.UrC struct result_1
j9x<Y] {
fcRxp{*zO typedef int result_type;
'RQ+g}|Ba! } ;
[LjT*bi L%*!`TN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
hYT0l$Ng W#4 7h7M template < typename T >
@; zl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w;[NH/A^a {
_(W+S`7Z do
\}u
Y'F {
7 S#J>* act(t);
UqFO|r"M }
^pAAzr"hv while (cd(t));
E"\<s3 return 0 ;
B4c]}r+ }
-LoZs
ru } ;
8`q:Gz=M\ rxgbV.tx =r?hgGWe 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|C;=-| 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。
Z58X5" 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。
(Ft+uuG 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。
LvH4{B 下面就是产生这个functor的类:
Gv!2f ~NrG`
D} EnKR%Ctw template < typename Actor >
'NXN& { class do_while_actor
?/wm (uL {
{NmWQyEv Actor act;
T6y\| public :
'Vzp2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
acajHs [i21FX template < typename Cond >
`quw9j9`C\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a+[KI } ;
G}9Jg ~WeM TXF>y I*:%ni2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!1jBC.G1 最后,是那个do_
Go`vfm"S e8>}) A2I9R;} class do_while_invoker
lLX4Gq1 {
=57>!) public :
oA7tEu template < typename Actor >
:;RMo2Tl do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YFLZ %( {
s[RAHU return do_while_actor < Actor > (act);
dc+>m,3$ }
2.`\ } do_;
Fd%#78UEo} #5Q pu
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|PvPAPy)uu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vONasD9At 最后来说说怎么处理break和continue
.wEd"A&j 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。
*<$*"p 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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