一. 什么是Lambda
47/YDy% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
EJrQ9"x&n 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,
d 7QWK(d U}`HN*Q.q DOo34l6# Yv;18j*< class filler
k3"Y!Uha: {
_{gRCR) public :
[=xO> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!U+XIr
} ;
{,m W7 l3/?,xn ZYW=#df R 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:
Oz,/y3_ a_(vpD^ Yyh X%S % ;fDs9=3# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[.iz<Yh oxm3R8S hz+x)M`Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2}R)0][W ?Da!QH
>,] [318Q%W& |a {*r. 二. 战前分析
|N>TPK&Xt 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。
gTP0: 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
of:xj$dQ_ xBcE>^{1. X6@G)68 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cz9T, /* --------------------------------------------- */
1~q|%"J vector < int *> vp( 10 );
q>ps99[= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
tm}0kWx /* --------------------------------------------- */
P\H$*6v( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
a2un[$Jq` /* --------------------------------------------- */
]q@6&]9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d1>Nn!m /* --------------------------------------------- */
6jtnH'E/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ol]+l] /* --------------------------------------------- */
{^
^)bf|1' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jz;"]k Dos`lh
S2fBZ=V8 5 eWGX 看了之后,我们可以思考一些问题:
}%9A+w}o 1._1, _2是什么?
Lm }:` 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。
Fn!kest 2._1 = 1是在做什么?
WY%'ps_]< 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。
=sW(2Im 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。
e'z[JG= wg=ge]E5 M1T)e9k=x 三. 动工
3 tp'}v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
B@Q Ate7 4`7:gfrO, h~
=UFE%' =7mn=
w? template < typename T >
W]rK*Dc class assignment
!1}A\S {
_ZfJfd~ T value;
W`^Zb[ public :
qJN2\e2~f assignment( const T & v) : value(v) {}
QuJ)WaJkC template < typename T2 >
#yv_Eb02 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
KZw"?%H[
} ;
f6ad@2 >I3#ALF {?
jr 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O&?i8XsB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O#E]a<N` /K"koV; d[5?P?h') /JfRy%31 class holder
G.,dP+i {
:.IVf Zw public :
@<tkwu template < typename T >
mRw &^7r assignment < T > operator = ( const T & t) const
a8Jn.! {
+tNu8M@xFo return assignment < T > (t);
>?q()>l }
jLf. qf8qm } ;
k!K}<sX2 nxP>IfSA 9air"4 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:
wTGH5}QZ+ mpBSd+;Z static holder _1;
$4y;F] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
! 3O#'CV !PI& y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eEkFZx 而不用手动写一个函数对象。
CCOd4 sHSZIkB-r {mK=Vi g ?A/+DRQ( 四. 问题分析
wG4=[d 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
i*' 6" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
V_?5 cwZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:;S]jNy}j) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pojQ/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e`fN+ LoQm&3/ 五. 问题1:一致性
Y=l91dxGI 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
0Kxc$c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
WUSkN;idVG hTZaI * struct holder
jiMI&cl {
&
Me%ZM0 //
*4;MO2g template < typename T >
VQO6!ToKY T & operator ()( const T & r) const
`w1|(Sk$h {
r<38; a return (T & )r;
NWuS/Ur`9 }
"MD } ;
UUGwXq96i sXdNlR& 这样的话assignment也必须相应改动:
't:|>;Wx Q=[AP+ template < typename Left, typename Right >
<GI{`@5C class assignment
~{hcJ:bI {
_6v|k}tW'Y Left l;
Np=IZnpt Right r;
#wL}4VN public :
gwtR<2,p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3zU!5tg template < typename T2 >
A\9QgM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R87-L*9B^0 } ;
M/XxiF !j,LS$tPu 同时,holder的operator=也需要改动:
s)ymm7? 7{
zkqug template < typename T >
5_@ u Be~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2?hc94 {
hiWfVz{~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
B:om61Dn }
`x2Q:&.H` (5y+g?9d; 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。
-NW7ncB| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Sdl1k+u L|Zja* return l(rhs) = r;
,*SoV~ 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。
c=iv\hn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kGsd3t!' ~wmc5L/!? template < typename Tp >
x}t,v.: class constant_t
<QoSq'g#,= {
#gzY _)E const Tp t;
IKx]?0sS public :
/ E~)xgPM< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=c
3;@CO template < typename T >
L P?E const Tp & operator ()( const T & r) const
.'QE o {
:feU return t;
XLe8]y= }
##~";j } ;
Fdsaf[3[v RO(~c-fV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
B -XM(Cj 下面就可以修改holder的operator=了
Ffxf!zS cn1UFmT template < typename T >
-I-u.! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7p'L(dq {
7'g'qUW+~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
by z2u }
kk_$j_0 &VG|*&M 同时也要修改assignment的operator()
0Q^ -d+! YY~BNQn6d template < typename T2 >
\mRRx#-r% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n]$50_@ 现在代码看起来就很一致了。
3T)GUzt` GRV#f06 六. 问题2:链式操作
0?hJ!IT;q7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=\;yxl 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Q@B--Omfh 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
R[Y]B$XO 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。
:<$B o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
y{CyjYpz^ |_q:0qo template < typename T >
: tKa1vL struct result_1
~^#F5w" {
#jdo54- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tmM8YN| } ;
6E~T$^Q} zrD];DP 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:
&?\'Z~B4 ^MJT lRUb template < typename T >
1<Fh
aK struct ref
hs'J'~a {
.kO!8Q-;% typedef T & reference;
:2#8\7IU^' } ;
MRzrZZ%LQ template < typename T >
.I%p0ds1r struct ref < T &>
^6*LuXPv {
H"hL+F ^ typedef T & reference;
'Oyx
X } ;
Hd)z[6u8eT c5~d^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NPjh2 AJm hZ_0lX} template < typename T >
_2*Ryz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0@;kD]Z {
ZZ 1s}TG return l(t) = r(t);
-&87nR(eW }
TE+d? 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。
HD"Pz}k4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9y/gWE >
"G HLi 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
Wl3jbupu _ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ISo{>@a- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_y~H#r9: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.eQIU$Kw!O 最后的布局是:
V&)lS Qw Add
0fc]RkHs" / \
A)I4 `3E Divide 5
&mebpEHUG7 / \
.;6G?8` _1 3
Op] L#<&T 似乎一切都解决了?不。
wm@/>X 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
z0ULB?*" 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。
^fj):n5/ 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:
C^Jf&a rTJv>Jjld template < typename Right >
rSTc4m1R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3wRk -sl Right & rt) const
7 ky$9+~ {
cI #2MjL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|E+tQQr%' }
Y,1sNg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}Ip"j]h XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
j!c[$; 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。
{4\hxyw 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。
Z
Mp 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。
![H!Y W' 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?
{,r7dxI)` 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:
.;gK*`G2W) gR `:)> template < class Action >
i*16kdI. class picker : public Action
6`LC(Nv%-n {
C9oF*{ public :
2Z]<MiAx D picker( const Action & act) : Action(act) {}
!oXA^7Th6] // all the operator overloaded
9T*%CI } ;
Rg*zUfu5%o ?H9F"B$a 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#]% 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:
;0}8vs ,}&E=5MF\ template < typename Right >
%SV"iXxY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%I]?xe6 {
+cAN4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T7W*S-IW }
, WF)GS|7V _#c^z;! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Uk5O9D0
He 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。
5- Q`v/w; H!dUQ template < typename T > struct picker_maker
%9|=\#
G {
A@/DGrZX typedef picker < constant_t < T > > result;
}K=TB}yY } ;
J90q\_dY. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1\d$2N" {
\FOX#|i) typedef picker < T > result;
W'{q } ;
l'~]8Wo1 #80*3vi~F 下面总的结构就有了:
md[FtcY\ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
CL(,Q8yG picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
^&t(O1.- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5G8`zy 至此链式操作完美实现。
Z-m,~Hh SM:SxhrGt [woR 9azC 七. 问题3
Xq&x<td 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
zE VJ t`{^gt template < typename T1, typename T2 >
sV7dgvVd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lj"L Q(^ {
%g(h%V9f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Y^gK^?K }
?U0iHg{ .kM74X=S 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Hk-)fl#dr !x. ^ya template < typename T1, typename T2 >
JH!qGV1 struct result_2
4ei
.- {
Y_`D5c: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V"VWHAu*.w } ;
3OHP-oa. 9frx 60 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
r
@~T}<I 这个差事就留给了holder自己。
)61CrQiY
~4Is S[UHx}. template < int Order >
{Ny\9r class holder;
&)Z8Qu template <>
>p!d(J? class holder < 1 >
(H9%a-3 {
bxP> public :
@1P1n8mH] template < typename T >
s<qSelj struct result_1
uMF\3T(x4 {
1$idF typedef T & result;
uqZLlP# } ;
bl\44VK2' template < typename T1, typename T2 >
@.kv",[{[ struct result_2
8aGZ% UI {
|aN0|O2 typedef T1 & result;
fDq,
)~D } ;
kETA3(h' template < typename T >
bi!4I<E>k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<Q=ES,M {
.]Z M2 return (T & )r;
{mL/)\ }
f7X#cs)a template < typename T1, typename T2 >
&tZ?%sr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6f=/vRAh$ {
p'k stiB return (T1 & )r1;
@Risabn }
,@!8jar@w} } ;
wB5zp 7V0:^Jov template <>
MV$>|^'em class holder < 2 >
w;QDQ
fx0 {
$E|W|4N public :
#`GW7(M template < typename T >
G"MpA[a_ struct result_1
zx(j6 {
Kggf!\MR8 typedef T & result;
>^:g[6Sj } ;
nAF@47Wo template < typename T1, typename T2 >
p"H8;fPA0 struct result_2
'*>LZo4 {
|[K7oa~# typedef T2 & result;
EhB9M!Y`@ } ;
Vu\|KL| template < typename T >
V-=$:J"J'\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g) v"nNS {
wt2S[:!p return (T & )r;
%~p_bKd~ }
. F#mT h template < typename T1, typename T2 >
*BXtE8
BU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F:pXdU-xf {
v/+ dx/ return (T2 & )r2;
0y;&L63>T }
#j-,#P@ } ;
g#[9O'H bwVv#Z\r a
#@Q.wL 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> >。
--.j&w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T]^F%D% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?qO,=ms>- YfMe69/0I return l(i, j) = r(i, j);
hQL9 Zl~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f=K1ZD X8Sk return ( int & )i;
MruWt* return ( int & )j;
$+Pv
fQ 最后执行i = j;
a
m<R!( 可见,参数被正确的选择了。
=~=/ d q $elrX-(vL R8'yQ#FVy p~8~EQFj _D,8`na>K 八. 中期总结
J+IW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
tMAa$XrZj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^<E+7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
klf<=V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yFpHRfF} o B6"D /#:RYM'Tu ?G?=,tV 2M&4]d K6Gc)jp:b 九. 简化
,6M-xSDs 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。
,j_{IL690 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&us8,x6yg 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:
_5`M( ;hL2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e-e{-pB6 +-*/&|^等
5)nv 2. 返回引用。
}qKeX4\- =,各种复合赋值等
>`{i[60r 3. 返回固定类型。
BB%(!O4Dl 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(Wx)YI 4. 原样返回。
Ap!UX=HBb operator,
0H>Fyl2_ 5. 返回解引用的类型。
Q%eBm_r; operator*(单目)
^1~/FU 6. 返回地址。
pM46I" operator&(单目)
Q ,;x;QR4 7. 下表访问返回类型。
N\uQ-XOi operator[]
Ec\x;li! * 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.oK7E(Q J operator<<和operator>>
&\"fH+S Q5<vK{ 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]JN23IS2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
hf?^#=k^ ;! 9_5Ar% template < typename Left >
!8L
Ql} struct value_return
L}21[ N~ky {
&R5M&IwL template < typename T >
3?O|X+$p struct result_1
D{loX6 {
Cfi2N V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W^Rb~b^? } ;
9~; Ju^b H]-W$V
template < typename T1, typename T2 >
/7lkbL struct result_2
eAuJ}U[ {
(C3d<a\: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(Dl"s`UH~ } ;
bv+e'$U3 } ;
*
QR7t:([ UpIf t=@P u}:O[DG 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#KK(Z\; 6)3eB{$; 下面我们来剥离functor中的operator()
b?Jm) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-$0S#/)Z (mD]}{> return l(t) op r(t)
?Tl@e return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xw-q)u return op l(t)
&*yve}su return op l(t1, t2)
}fCM_w return l(t) op
5rWRE- return l(t1, t2) op
)m'_>-`^: return l(t)[r(t)]
P\AH9#XL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UF%5/SiVX ..T(9]h 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
|X.z|wKT6 单目: return f(l(t), r(t));
q#a21~S< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,9pi9\S 双目: return f(l(t));
v8@dvT< return f(l(t1, t2));
@i68%6H`? 下面就是f的实现,以operator/为例
5&kR1Bp#- #
R&[+1=9j struct meta_divide
Yq
Fzbm{\ {
d5=xOEv;
: template < typename T1, typename T2 >
FGH>;H@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Jzdc'3dq {
6~8
RFf" return t1 / t2;
*]eZ Y }
MYPcH\K$h } ;
"pPNlV]UA^ dJ!o/y6 这个工作可以让宏来做:
8$vH&HdI C5M-MZaS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H<xC%/8 template < typename T1, typename T2 > \
-,;Ep' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<^\r9Qxl 以后可以直接用
**q/'K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iN*>Z(b" 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
PGKXzp' (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
1A)~Y .'a |St {_~G+rqY 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
GWVdNYpmr d!t@A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(FaT{W{ class unary_op : public Rettype
H_j<%VW {
_+N^yw ,r* Left l;
9y5\4&v public :
]xG8vy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yq}{6IyZ^ RI(uG-Y template < typename T >
~ YK<T+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`Z/ IW {
9CNHjs+-}s return FuncType::execute(l(t));
K_5&_P1 }
IebS~N
E 5);#\&B template < typename T1, typename T2 >
J qUVGEg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X
w8il {
H5s85"U# return FuncType::execute(l(t1, t2));
x/7G0K2\} }
6.|~~/ } ;
LU{Z ]~^/w}(K 8UIL_nPO 同样还可以申明一个binary_op
=5ih,>>g 4I-p/&Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
//Gvk|O1 class binary_op : public Rettype
O i0;.<kX {
_@N)]!\MgP Left l;
dM UDLr- Right r;
`X='g96C1 public :
tD]&et binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
32iI :u
i6d$/yP" template < typename T >
`I8^QcP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j/<y {
.m?~TOR return FuncType::execute(l(t), r(t));
.( h$@|Y }
mr!I}I7x&x DQ\&5ytP template < typename T1, typename T2 >
yj~"C$s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EaD@clJS {
n@;x!c< + return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y!gM)9vq }
j7 =3\SO } ;
LJwM M M0SH-0T;Z pV6HQ:y1 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
4w( vRe 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)$B+3f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!Blk=L+p 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
o#xg:m_py 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=
Y-Ne6a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?@?a} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
io{H$ x( 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)
;_/q>DR>,3 下面是修改过的unary_op
8 %j{4$ o0G`Xn template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Qc;[mxQe class unary_op
`4H9f&8( {
A_Iu*pz^^ Left l;
9S%gVNxn Mlw9#H6 public :
<aaDW mRH]'dlD7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WKl' kqW<e[ template < typename T >
ph?0I:eU struct result_1
huJq#5? {
lK,=`xe typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%hbLT{w
} ;
,/6:bc:W (?BgT i\ template < typename T1, typename T2 >
p@Y$e Z:O struct result_2
&}0wzcMg {
TucAs0-bF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g0j4<\F2\ } ;
lo UwRz ` G=L07 template < typename T1, typename T2 >
)H9*NB8% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=O#AOw` {
rz}l<t~H return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0BB@E(* }
D}/=\J/ 1m`tqlFU9 template < typename T >
7~ese+\smG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G;HlII9x[ {
2c~?UK[1 return OpClass::execute(lt(t));
^i+z_%V }
g1wI/ kbYg4t]FH } ;
@B'8SLoP bsi q9$F @'r`(o3z!Z 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
Ui|a}`c 好啦,现在才真正完美了。
Z;y}gv/{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
As'M39*V ]Ec[")"kT template < typename Right >
gZ"{{#:} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>3`ctbe {
nqxq@.L2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
BgWz<k}5M }
e#6&uFce 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。
5uV"g5?w $',GkK{NX Xc2B2c !^l4EL5# g<iwxF 十. bind
03QEXm~|Q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#1't"R+3M 先来分析一下一段例子
cCh5Jl@Z an=+6lIl 7#9'2dI int foo( int x, int y) { return x - y;}
380-> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#
5f|1O bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(C l`+ V 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`,-hG 我们来写个简单的。
5'kTe= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&&9c&xgzE 对于函数对象类的版本:
!UBDx$]^ c,+(FQ9 template < typename Func >
o;VkoYV struct functor_trait
*2Vp4 {
&Ev]x2YC typedef typename Func::result_type result_type;
< k+fKl } ;
UJz4>JF 对于无参数函数的版本:
RC8)f8n QFNz9c template < typename Ret >
^?6
W< struct functor_trait < Ret ( * )() >
{rb-DB-/5M {
G{f`K^ typedef Ret result_type;
g2aT`=&Z } ;
w{r(F` 对于单参数函数的版本:
l<aqiZSY ,dZ H$ template < typename Ret, typename V1 >
(]}x[F9l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?BDlB0jxzi {
XY!{ g( typedef Ret result_type;
_
7BF+*T } ;
wI@zPVY_i 对于双参数函数的版本:
w(V?N' [ Ql q#Zdru template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W.J:.|kt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?79SP p)oo {
!qTpQ5Dm typedef Ret result_type;
n~,]KdU] } ;
8sR 等等。。。
UU.mdSL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\Z\IK #0?"J) template < typename Func >
8g[(nxI~ struct func_return
Ho )t=qn {
&N/|(<CB template < typename T >
~^rey struct result_1
'z +$3\5L {
d^Zo35X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>?>u bM`, } ;
+Q SxYV 7cUR.PI#Q template < typename T1, typename T2 >
%UUp=I struct result_2
Ok}{jwJ%W; {
o\@ A2r3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
agU%z:M{ } ;
P&[F t)` } ;
:jk)(=^ ~{7zm"jN 'ZGT`'ri 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hF{x')(#l jU]]:S4xD/ template < typename Func, typename aPicker >
`W"a!,s2 class binder_1
o%V
@D'w {
P\q <d Func fn;
=E
[ 4H aPicker pk;
$@[dm)M public :
3 {NaZIk DA+A >5/ template < typename T >
ZL4l
(&" struct result_1
n0+g]|a
AF {
g[#k.CuP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9tzoris[~ } ;
}zkL[qu; c!\.[2n template < typename T1, typename T2 >
jw/'*e struct result_2
qs6Nb'JvQR {
935-{h@k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MB]#%g& } ;
~/j$TT" 4ss&'h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&Pu+(~'Q b$dJ?%W template < typename T >
5nM kd/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pT("2:)x {
/^++As0pY return fn(pk(t));
a4A`cUt }
]$m#1Kj template < typename T1, typename T2 >
42b. 7E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m0=cMVCA! {
rQ`\JE&` return fn(pk(t1, t2));
DNm(:%)0 }
Mam8\ } ;
OD vC{h2A \ V[;t- 一目了然不是么?
t2=a(N-/, 最后实现bind
p&i.)/ J"%8:pL %==G+S{ template < typename Func, typename aPicker >
TA Ftcs: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{V}t'x`4c {
y=[gQJ6~r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lq:]`l,6@ }
Sp 7u_Pq{ /Jh1rck 2个以上参数的bind可以同理实现。
$T"h";M)s 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Ap11b|v GxYW4b 十一. phoenix
Z7JKaP9{: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Of-C Gx.P]O 3 for_each(v.begin(), v.end(),
O4m(Er@a (
A5sf do_
9 wAA.
-" [
9.xvV|Sp cout << _1 << " , "
z'7#"D ]
<KKDu$W|T .while_( -- _1),
MQwIPjk8 cout << var( " \n " )
vTpStoUM )
X.s*>' );
yt. f!" JDkCUN 5 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:
:~vxZ*a 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
3Bejp+xX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A/!<kp{S 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ci`zR9Ks n%F-cw py]KTRzy template < typename Cond, typename Actor >
lwVk(l
Z class do_while
i*X{^A73" {
Y^QKp" Cond cd;
As0 B\ Actor act;
F7\BF public :
Takt_N template < typename T >
a* D,*C5} struct result_1
|)9thIQF {
0Y7$d` typedef int result_type;
<x0)7xX } ;
2R~6<W+&:> {{32jU7< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@c Z\*,T 3S5^`Ag# template < typename T >
u+m4!` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[cDbaq,T {
@@Q6TB do
:V-k'hm
& {
U2bzUxK act(t);
<|a=hHPi: }
'f*O#&? while (cd(t));
w#&z]O9r return 0 ;
_5b0wdB }
Y.>kO } ;
]BfS270 wFvT0 oCVku:. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|H
W(
vA 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。
&iNS?1a%f= 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。
jJia.#.Ze 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。
ys%zlbj[ 下面就是产生这个functor的类:
G=|70pxU MWs~#ReZ tw<P)V\h template < typename Actor >
F}'wH-qp class do_while_actor
7(C x!Yb {
n?:2.S.8 Actor act;
#-{N
Ws\ public :
!"E-\cc' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Iyyo3awc (~&w-w3 template < typename Cond >
$3k
"WlRG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
p x#suy } ;
Efx=T$%^& u]E.iXp PO o%^'( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I8u!\F 最后,是那个do_
v L}T~_=3 _R^y\1Qu ]JdJe6`Mc class do_while_invoker
6{=_718l` {
jXp. qK\" public :
51 4Z<omrK template < typename Actor >
Uw)=WImz[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g1{/ 5{XI {
k!3 cq) return do_while_actor < Actor > (act);
u,o1{%O }
:,
_!pe;H } do_;
=7
w>wW- fu R2S70d 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
){P^P!s$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
".P){Dep$4 最后来说说怎么处理break和continue
kRlA4h1u_$ 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!;+_%P76 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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