一. 什么是Lambda
m^KkS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\g/E4U.+ 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,
u e~1144 tnntHQ&b 4V5*6O9(u 5Z{[.&x class filler
Ycm1 _z {
u05O[>w public :
z)Gr`SA< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
><HXd+- sd } ;
b-XBs7OAx =6:Iv"< bfgLU.1I 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:
9UX-)! j^M@0o S1JB]\ ga1RMRu+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
EIAT*l :NW J u7AxTf~
@ *dA<N.9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FS[CUoA kJ
>B) RIlPH~
xi0&"?7la 二. 战前分析
z`CIgSR 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。
zi'?FM[f) 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
xk9]jQ7 URwFN OM2 Im=E?t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&Jz%L^ /* --------------------------------------------- */
m6}"g[nN vector < int *> vp( 10 );
NH/H+7,o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ghz)=3 /* --------------------------------------------- */
%* 8QLI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z^]nP87 /* --------------------------------------------- */
-.y3:^){^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IiL?@pIq /* --------------------------------------------- */
<JlKtR&nSo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fO+;%B /* --------------------------------------------- */
va)\uXW.N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-z@}:N-uR <GC:aG #cA}B
L!3 _]NM@'e 看了之后,我们可以思考一些问题:
%pdfGM9g 1._1, _2是什么?
WA+v&*] 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。
rB\UNXy 2._1 = 1是在做什么?
@eul~%B{X 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。
. 2WZb_B 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。
Wo%&,>]<H 5m/r,d^H RV~w+%f 三. 动工
w t}a`hxu 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
uAJC Q)@ Q"\[ICu!, ,}<v:! /#HY-b template < typename T >
!&X}?NK class assignment
cCwT0O#d {
sfH|sp T value;
+r ' public :
}9'rTLM assignment( const T & v) : value(v) {}
'del|"h!M template < typename T2 >
umj7-fh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6@ +
>UZr\ } ;
{3?g8e]zr E:%%Dm A%Ao yy4E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NLj0\Pz|B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z#0z #M` =,sMOJc> {It4=I)M 6oC(09 class holder
C>LkU |[ {
\Ew2@dF{O public :
0tA+11Iu template < typename T >
B^oXUEOImq assignment < T > operator = ( const T & t) const
4aGHks8Z,\ {
#fwG~Q( return assignment < T > (t);
Ts^IA67&< }
H|Eu,eq-E } ;
,5nrovv \aG>(Mr 1=s%.0 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:
]+oPwp;il &9'6hMu static holder _1;
\2T@]!n Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X(/W|RY{@ >kd2GZe^_J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FG'1;x! 而不用手动写一个函数对象。
i~4:]r22 ,cS|fG .n"aQ@! gB?#T 四. 问题分析
.
a~J.0co 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。
sLCL\dWT 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。
XI
pXP,Yy 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;i1H {hB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:.@gd7T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z}Xn>-N- ?g!py[CrE 五. 问题1:一致性
norWNm(n 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?|
98A ; R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=3sBWDB[ &K}!R$[,:P struct holder
2mI=V.X[& {
ms<?BgCSz //
z"R-Sme template < typename T >
q[r|p"TGov T & operator ()( const T & r) const
JGJQ5zt {
^oj)#(3C return (T & )r;
v50=D/&w }
afH`<! } ;
%U'YOE6 b{9q 这样的话assignment也必须相应改动:
m39 `f,M >Efv?8$E\ template < typename Left, typename Right >
MOdodyG class assignment
n
pBpYtG {
dqnxhN+& Left l;
S=2-<R Right r;
fk9FR^u public :
[CJ&Yz Ji assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0IxXhu6v template < typename T2 >
@2]_jW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z>hA1*Ti } ;
|G{TA :FB#,AOa_ 同时,holder的operator=也需要改动:
<$_B J2Z ]7Tjt A.\q template < typename T >
+:;r} 7Zh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_a^%V9t {
y$7<ZBG return assignment < holder, T > ( * this , t);
MWu67">" }
4$@)yZ UV$v:>K# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
0d~>zKho 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2vT>hC?oHz J)6f"{} & return l(rhs) = r;
B$sB1M0q 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。
K)N7Y=C3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-ZBk^p g!i\AMG? template < typename Tp >
O:WFh;c class constant_t
t=Tu-2,k {
Ag^Cb'3X const Tp t;
(pNA8i%=G public :
t L}i%7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"8>*O;xk template < typename T >
1@im+R?a const Tp & operator ()( const T & r) const
](vOH#E {
Q47Rriw return t;
x~rIr#o }
d#T~xGqz } ;
lZ'-?xo +eg$Z]Lht 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
f =B)jYI 下面就可以修改holder的operator=了
s8Xort& FE,&_J" template < typename T >
$_%yr
~2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
MS)(\&N {
/{#1w\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"z8L}IC!e5 }
POdk0CuX HeCQF=R 同时也要修改assignment的operator()
B0T[[%~3M =0c yGo template < typename T2 >
-y;SR+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-L}crQl.'c 现在代码看起来就很一致了。
89?$xm _m *+{umfZy 六. 问题2:链式操作
aOFF"(]Cl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LxC*{t/>8 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。
E`}KVi57 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。
#XE`8$
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。
E=+v1\t)] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a=>PGriL Ew~piuj template < typename T >
,Y6Me+5B struct result_1
v,#*%Gn`% {
ZnVi.s~1V typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pj4M|'F7 } ;
X`YA JG B[w~bW|K 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:
p)NhV WLqwntzk template < typename T >
%{Ez0XwGCn struct ref
S7vT= {
]-FK6jw typedef T & reference;
j?K]0j; } ;
]~iOO
%&R template < typename T >
481J=8H struct ref < T &>
q{?Po;\D {
}@>=,A4Y typedef T & reference;
W7r1!/ccj } ;
dt%waM! C%}}~Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gh>'O/9 <1cYz\/!M template < typename T >
*J&XM[t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
LT']3w {
l(
/yaZ` return l(t) = r(t);
a/Z >- }
K"B2
SsC 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(DlqTqs 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
H}5zKv.T k \rzvo=U 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
Rl@k~;VV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xrd@GTaI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{W*_^>;K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
H.cN(7LXm 最后的布局是:
G41 gil6k Add
[9| 8p$ / \
{eo4J&as Divide 5
N'[bA / \
jp?;8rS3 _1 3
`&]<_Jc1 似乎一切都解决了?不。
/<,LM8n 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。
@LZ'Qc
}@ 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。
OCIWQ/
P 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:
Vf<VKP[9K 0EiURVX template < typename Right >
"5Orj*{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~7a(KJgvd" Right & rt) const
UZ#Yd|'PD {
p(dJf&D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z9OhY]PPF }
Hg$t,\j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FaS}$-0 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。
ti$d.Kc( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
G&8)5d[ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
KZ_d..l*W 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
,Yx"3i, 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
L7oLV?k 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
jzCSxuZ7O 2
|lm'Hf template < class Action >
M\\t)=q class picker : public Action
;o*n*N {
GPP{"6q5' public :
w;@DcX$] picker( const Action & act) : Action(act) {}
pd2Lc
$O@ // all the operator overloaded
d67Q@')00 } ;
]XX9.Xh=- 6~g`B<(? 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。
c|?0iN 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:
F|.,lb |L $qOV#,@ template < typename Right >
IoUQ~JviA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6b&<5,=d: {
wX dtY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Hjl{M>z }
qIE e7;DO xe ng`! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zGKDH=Yy ; 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。
lFvRXV^+f :6R0=oz template < typename T > struct picker_maker
hF`e>?bN {
W[B%,Km%] typedef picker < constant_t < T > > result;
t[gz#' } ;
#m 2Ss template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$v|/*1S {
7)iB6RBK typedef picker < T > result;
*6uZ"4rb. } ;
R7axm<PR= =fA*b 下面总的结构就有了:
MLD-uI10{ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
`U:W (\L picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
N$u;Q(^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'nH/Z 84 至此链式操作完美实现。
(Uk1Rt*h eteq Mg}M Vf?+->-?{ 七. 问题3
cspO5S># 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。
8I=n9Uyz bpq2TgFj template < typename T1, typename T2 >
Q.SLiI
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8j~:p!@
{
+)8,$1[p| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jY^wqQls }
88c-K{}3 2de[ yz 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3a#X:? fwvPh&U& template < typename T1, typename T2 >
&n:3n struct result_2
r2:n
wlG {
S0X%IG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s"1:#.u } ;
"r@f&Ssxb G55-{y9Q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
B_;W! 这个差事就留给了holder自己。
BI9~%dm 77y_?di^I kaSi sjd template < int Order >
@
s class holder;
h4@v.GI template <>
CE :x;!}cd class holder < 1 >
Co e
q< {
9Z! j public :
a%3V<
"f template < typename T >
L`"PaIMz struct result_1
<PBrW#:' {
"zU}]|R typedef T & result;
1<Vc[p& } ;
HK~uu5j template < typename T1, typename T2 >
^a9v5hu struct result_2
D$k<<dvv {
>:5^4/fo* typedef T1 & result;
Vs>/q:I } ;
UsT+o template < typename T >
?sF<L/P0
F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$i#
1<Qj {
*eE&ptx1 return (T & )r;
Obl']Hr{y9 }
V0'T) template < typename T1, typename T2 >
*Q=3v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
iTb k]$ {
wSrq?U5q return (T1 & )r1;
VlGg? }
JzhbuWwF- } ;
:Ja]Vt \U^0E> d template <>
fC!]M hA"i class holder < 2 >
,,*i!%Adw {
4]\f} public :
T<!&6,N A template < typename T >
[c6I/U=- struct result_1
yc|j]? {
?NazfK typedef T & result;
Bq}p]R3X } ;
l}|KkW\y template < typename T1, typename T2 >
JryC L] struct result_2
eURy] {
'%!'1si typedef T2 & result;
-#yLH } ;
L0j&p[(r template < typename T >
GyE-fB4C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6mH0|:CsY {
7nh,j <~;2 return (T & )r;
x50,4J%J'r }
WdXi template < typename T1, typename T2 >
C %l!"s^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KH4
5A'o {
PA5_ return (T2 & )r2;
O0?.$f9 s }
p h[
^ve } ;
z"`q-R }m 3`9H D;@* 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
zu6Y*{$>g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
FB<#N+L\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'B;aXy/JC >BC?%|l return l(i, j) = r(i, j);
oH/6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j(j o8 ;F)gr return ( int & )i;
'jv[Gcss3L return ( int & )j;
eT??F 最后执行i = j;
vB0O3] 可见,参数被正确的选择了。
UL0%oJ# ]e0yC zh2gU@" R(dVE\u sS$"6 八. 中期总结
AF5$U8jf 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:
!f~ =p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Fv n:V\eb 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oObm5e*Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x,W)qv uus}NZ:*l E}U[VtaC 1( V>8}zn i?R+Ul`Q m2o*d$Ke 九. 简化
cnm&oC 6 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:Mz$~o< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^WDAW#f*< 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:
)+]8T6~
N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
q$vATT +-*/&|^等
: `D[0 2. 返回引用。
l#P)9$% =,各种复合赋值等
LM:|Kydp3 3. 返回固定类型。
K/;FP'. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-!E ))|A 4. 原样返回。
3eUTV<! operator,
_D9`L&X} 5. 返回解引用的类型。
^4@~\#$z operator*(单目)
vywd&7gK 6. 返回地址。
Do@:|n operator&(单目)
SJY<#_b 7. 下表访问返回类型。
2ye^mJ17 operator[]
w3lR8R] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5IeF |#g operator<<和operator>>
2mS3gk e%VJ:Dj OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<b74L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0T,Qn{ Jd_w:H. template < typename Left >
I8r5u=PH struct value_return
X#9}|rT56 {
b-e3i;T!}~ template < typename T >
1(C3;qlVD struct result_1
V"n0"\k, {
I(fq4$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O!+LM{>
F } ;
y(&JE^GfX 2.)@u~^Q
template < typename T1, typename T2 >
h?wNmLre struct result_2
'LZF^m _<< {
j I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{~DYf*RZ } ;
reml|!F-) } ;
=PXQX(_ .uzg2Kd_ l,}{Y4\G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
loVUB'OSv |B&KT 下面我们来剥离functor中的operator()
u9>zC QRO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
uN bOtA a~YFJAkg9 return l(t) op r(t)
,)mqd2)+" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R
}M'D15 return op l(t)
X%"P0P return op l(t1, t2)
WrhC
q6 return l(t) op
*OU>s;"$ return l(t1, t2) op
0wZ_;FN*- return l(t)[r(t)]
hNB;29r~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"?_adot5v <{@?c 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:
:+ksmyW 单目: return f(l(t), r(t));
@AUx%:}0Y: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6U;pYWht 双目: return f(l(t));
P9Hv){z return f(l(t1, t2));
Izq]nR 下面就是f的实现,以operator/为例
{<~0nLyJS 8[i#x|`g struct meta_divide
$2E n^ {
Kx9Cx5B template < typename T1, typename T2 >
D+{h@^C9Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+7?p&-r)x {
CBx 1.xL return t1 / t2;
y
XZZ)i_ }
>T{9-_#P } ;
\7Hzj0hSi :@w
;no>=* 这个工作可以让宏来做:
kvs^*X''Ep j &)Xi^^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1 GUF,A+_O template < typename T1, typename T2 > \
f XxdOn. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
lZCvH1&" 以后可以直接用
>XP]NY}Po[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8r / ]Q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
L>$yslH;b (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。。。)
yrO'15TB `L`*jA+_ X>OO4SV 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
(:E_m|00; #6'oor X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<uNBsYMuC class unary_op : public Rettype
E&V"z^qs_ {
+B^/ =3P Left l;
P,!si# public :
%lz \w{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dluNA(Xc- ,GXwi|Y template < typename T >
i`7{q~d= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'vj45b {
G_zJuE$V return FuncType::execute(l(t));
iZ#dS}VlJ }
6~?7CK sLK J<=0i template < typename T1, typename T2 >
Da1BxbDeI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7{f&L' {
&0SGAJlec return FuncType::execute(l(t1, t2));
M_+&XLnzsJ }
B1c`(mHl } ;
KL#F5\ E LtbL[z>] w_pEup\` 同样还可以申明一个binary_op
YQ X+lE SSycQ4[{o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2G:)27Q- class binary_op : public Rettype
2H;&E1: {
^Tc&?\3 Left l;
=$Sf]L Right r;
QE84l public :
|vz<FR6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?l`DkUo*j j(F%uUpN template < typename T >
W+BM|'%}| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N}nU\e6 Y {
f'F:U^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
5p"n g8nR }
xr?=gY3E; 5 g99t$p9 template < typename T1, typename T2 >
^i_mGeu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?;>s< {
rtv\Pf| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8Fx~i#F T }
FMhwk"4L } ;
6:>4}WOP T[U&Y`3g N~l(ng9'U 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
Smo^/K`f9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4Cke(G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~cy/\/oO 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。
WRZi^B8@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
O7ceSz 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。。。
[Av87!kJ!X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!vfjo[v
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)
ySP1WK 下面是修改过的unary_op
cKh { s dr^pzM!N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j/3827jw= class unary_op
iU9de {
OgyETSN8C Left l;
cZ\#074u/ +`kfcA#pi public :
jIK*psaV `j0T[Pi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/u!I2DF Z/sB72K1 template < typename T >
K+dkImkh struct result_1
Z66akr {
eHF#ME typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t9&)9,my } ;
1d7oR`qr *PMvA1eN=# template < typename T1, typename T2 >
;WJ}zjo > struct result_2
~Lhq7;=H?O {
~IZ'zuc typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y4){{bEp } ;
Wd_bDZQ Vk y~yTL)\ template < typename T1, typename T2 >
ylLQKdcL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ul^/Dh {
Z*.fSmT8) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R3d>|`) + }
4} 'Xrg O;ZU{VY template < typename T >
7]d396% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yb%H9A {
j*x8K,fN return OpClass::execute(lt(t));
b9)%,3- }
A1{P"p! -_
.f&l8 } ;
bRJYw6oA< GbwcbfH ^6#FqK+{u 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
zwN;CD1 好啦,现在才真正完美了。
-dsB@nPiUw 现在在picker里面就可以这么添加了:
2WIL0Siwl Pr{? A]dQ template < typename Right >
?Bq"9*q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$@FD01h.t3 {
m/|>4~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(Z=ziopDE }
M]!R}<]{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
yrnB]$hf
pAtHU(} eU1= :n&&\ nj!)\U ~7Kqc\/H&I 十. bind
r*N:-I~z 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。
X |.'_6l. 先来分析一下一段例子
Id
*Gs>4U Ht5 %fcD Qpndi$2H! int foo( int x, int y) { return x - y;}
j.uN`cU! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-i V&-oP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}el.qZ 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。
e7t).s)b{ 我们来写个简单的。
iH#~eg 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VFT
G3,kI 对于函数对象类的版本:
+&jWM-T"- u
?7(A% template < typename Func >
sT[)r]`T struct functor_trait
xoTS?7 {
! oLrN/- typedef typename Func::result_type result_type;
R,C)|*ef } ;
0J_ AX 对于无参数函数的版本:
a^< ({yuwH?tH template < typename Ret >
Cmm"K[>Rx struct functor_trait < Ret ( * )() >
d;Z<") {
>T%Jlj3ZG typedef Ret result_type;
~cz]Rhq } ;
[3nhf<O 对于单参数函数的版本:
S5@/;T 9qIUBH e template < typename Ret, typename V1 >
$Tfq9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t LdBnf {
a^'1o9 typedef Ret result_type;
$yIcut7 } ;
VQZ3&]o 对于双参数函数的版本:
F8 ;M++ W8,XSUl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g.kpUs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)-Zpr1kD {
6TbDno/!' typedef Ret result_type;
F
71 } ;
*DLv$/(0 等等。。。
KZ6}),p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Bz_['7D 1.o-2:]E template < typename Func >
s{NEP/QQJ struct func_return
p)f OAr {
>@[`, template < typename T >
DdJxb{y7 struct result_1
z_*]joL {
JS642T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e!l!T@
pf } ;
aa_&WHXkt hQ i[7r($8 template < typename T1, typename T2 >
y%|nE(( struct result_2
&O#a==F!( {
Xj&{M[k< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7$z")JB } ;
V,<,;d fR } ;
+e)So+.W Bg-C:Ok2' =w?-R\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qRJg/~_h{ "z69jxXo template < typename Func, typename aPicker >
Ig'Y]%Z0 class binder_1
K)]7e?:Wu {
S6 $S%$ Func fn;
y+(<Is0w aPicker pk;
T$06DS public :
/>Wh N;F1Z-9 template < typename T >
-3qB,KT struct result_1
J{@gp,&e {
X;w1@4! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sr)/
Mf } ;
r%xp^j} h76#HUBr! template < typename T1, typename T2 >
{dg3 qg~ struct result_2
z<+".sD' {
oZ& ns!# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a)(j68c } ;
+N5G4t#.
UQ$dO2^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m1gJ"k6
`j :)c >5 template < typename T >
j^1T3 + typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bS&'oWy*B {
N(dn"`8 return fn(pk(t));
blid* @- }
3LG}x/l template < typename T1, typename T2 >
EX>> -D7L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rzDqfecOmW {
[{Fr{La`D' return fn(pk(t1, t2));
Ar'}#6 }
BgA\l+ } ;
}[!;c+ke HoT5 5v!o uz
` H 一目了然不是么?
*-ZD -B*? 最后实现bind
C@buewk hEl)BRJ ?fXg_?+{'g template < typename Func, typename aPicker >
.!U `,)I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E,xCfS) {
xii*"n ~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Q~,E
K }
L-Xd3RCD !.+iA=K{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!#rZeDmw 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。
~`#.ZMO )FMpfC>An 十一. phoenix
3a:(\:?z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[=Np.:Y% ( {m["d for_each(v.begin(), v.end(),
YJuaQxs (
K>RL do_
S"|D!}@- [
'h O+ b cout << _1 << " , "
=V"ags ]
L
FHyiIO .while_( -- _1),
|O+R%'z'< cout << var( " \n " )
w6Dysg: )
k5w+{iOh );
z:+Xs!S 5>j,P 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:
~NpnRIt 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
n j;
KnZ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n >xhT r< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V3yO_Iqa D@[$?^H x)BG%{h template < typename Cond, typename Actor >
>6:slNM# class do_while
bLCr h(< {
&VR<'^> Cond cd;
J0@m
Ol Actor act;
+O j28vR public :
xO/44D template < typename T >
5iG|C ~ struct result_1
k/H<UW?Z] {
1ikkm7 typedef int result_type;
;r49H<z } ;
$]|_xG-6{ R
j(="+SPj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y|.wL=; .NCQiQ template < typename T >
aZ5qq+1x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~ZG>n{Q {
9rn! U2 do
@F=ZGmq {
8}xU]N#EV act(t);
2J 9eeN }
S]<G|mn, while (cd(t));
hh+GW*'~ return 0 ;
~>>o'H6 }
tI.(+-q } ;
g|)e3q{M (niZN_qv 9^igzRn0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nqgfAQsE) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w V;y]' 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
m"86O:S#d 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+(PtOo. 下面就是产生这个functor的类:
at7/KuY!~ BAX])~_ bTO$B2eh| template < typename Actor >
d`({z]W; class do_while_actor
*'d5~dz= {
IdzF<>;W Actor act;
%m+Z rH( public :
q?}G?n4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@m6pAo4P CtjjN=59 template < typename Cond >
oS_'@u.5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uKpl+> } ;
rp=?4^(u oJ6
d: {[r'+=}l\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。
Gps 最后,是那个do_
, LcMNP r SB$~Btr *aG0p&n} class do_while_invoker
EnwiE {
8Yb/ c* public :
~\ie/}zYj template < typename Actor >
ip1jY!
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
#Sn&Wo {
"_?^uymw return do_while_actor < Actor > (act);
S'ikr }
7-^df0 } do_;
<408lm
~ikTo - 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I62Yg
p$K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P-+ ^YN, 最后来说说怎么处理break和continue
fK4laDBTO 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。
8 ehC^Cg 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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