一. 什么是Lambda
8[p6C Jl) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
J)&+y;. 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,
o|im o)
?1`7^BA @8d})X33 '(:J|DN class filler
TZ]Gl4@ {
MX_a]$\:n public :
l;FgX+) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]h8V{%H } ;
W/QOG&g QI{Y@xQ qUg4-Z4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
J4^cd 4f~ZY]|nM LBi>D`] JKbB, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^0~1/ PhOw Pz!yIj ZDD|MH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5gEWLLDp 8jx1W9=`9[ TzXl ?N v wD(J.; 二. 战前分析
DKCy h` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^%@.Vvz< 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
?wY.B gJv^v`X )ciHY6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Oz7v
hOU /* --------------------------------------------- */
1 niTkop vector < int *> vp( 10 );
#-,`4x$m| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$B/cj^3 /* --------------------------------------------- */
e28#Yh@U sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
RuuU}XQ /* --------------------------------------------- */
p7tC~]r:L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D:,<9 %A /* --------------------------------------------- */
j!H?dnE|| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0g)mf6}o /* --------------------------------------------- */
#XPU$= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#| Po&yu4R +rX,Sl`/
Xy<KvFy xKux5u_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
J[AgOUc 1._1, _2是什么?
0:8'Ov( 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。
gf>5xf{M 2._1 = 1是在做什么?
;zG|llX 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。
"j>0A
Hem 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。
\H(,'w7H +[DVD 2>s;xZ@/'R 三. 动工
ugP R)tDfM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?A>-_B *k$&Hcr$ U7=Z.*/62 _Pal)re]U template < typename T >
eL!6}y}W class assignment
df\>-Hl {
9tQk/niMM5 T value;
jL1UPN public :
eu;^h3u;b assignment( const T & v) : value(v) {}
B~rK3BS template < typename T2 >
G_]mNh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p(>'4#|qy } ;
2S/ 7f: ZC-N4ESr G7?EaLsfQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Nh%8; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q[ZYlF,Ho }J`Gm j!rz@Y3 Hua8/:![+ class holder
h,g~J-x`| {
g!uhy} public :
+`FY template < typename T >
(PF (,B assignment < T > operator = ( const T & t) const
Af~AE2b3" {
v\C+G[MV7 return assignment < T > (t);
E{J;-+t }
F\;1:y~1 } ;
<s>SnOD
;7hr8?M| P/5r(l5 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:
E~ kmU{D G
y2XjO8b static holder _1;
k6\c^%x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O(!'V~3 ovp>"VuC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3#unh`3b 而不用手动写一个函数对象。
=Ju}{ bX \D=B-dREq J/Li{xp)Lg lki(_@3 四. 问题分析
RP$A"<goP 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。
cW\ 7yZh 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。
"+AD+D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f?QD##~; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!Fi)-o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8z&9 s0SB!-Vjm 五. 问题1:一致性
o^D{WH\p 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?|
!O*n6}nPE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$[Ns#7K X+iULr.^`~ struct holder
t<tBOesQ {
joq
;N]S //
k?,g:[4! template < typename T >
aU@z\sQ T & operator ()( const T & r) const
&*iiQ3 {
tp7fmn* return (T & )r;
)XFMlSx) }
<Bwu N,} } ;
V#gXchH[L xS'So7: h 这样的话assignment也必须相应改动:
)? xg=o/? I
g`#U~ template < typename Left, typename Right >
FB""^IC?W class assignment
G>j/d7 {
f
36rU Left l;
d hy= x Right r;
+;T%7j"wz public :
O7W}Z1G assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RN0Rk 8AC template < typename T2 >
?d 4_'y
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+e\u4k {3V } ;
4b)xW&K{ A<&9 同时,holder的operator=也需要改动:
HDYf^mcW kI]1J template < typename T >
n~LR=o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BLRrHaX0 {
!**q20-aP return assignment < holder, T > ( * this , t);
tB[K4GNSQ }
R)v`ZF,/b 9iUw7-) 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。
Uvp?HZ\Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D~<GVp5T 2-]m#}zbP return l(rhs) = r;
{)+/w"^. 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。
>z2{D7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|67UN U *m7e>]- template < typename Tp >
ZISR]xay class constant_t
; -3M {
,AJd2i x const Tp t;
aPbHrk*/ public :
uo0(W3Q * constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-`( :L[ template < typename T >
nv={.H const Tp & operator ()( const T & r) const
JO$0Z {
X@s s d return t;
*m;L.r`5[ }
eu~;G H } ;
y
Le5, :sf;Fq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t6tqv 下面就可以修改holder的operator=了
#(7OvW+y ]b[3 th* template < typename T >
/a,q4tD@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,Vogo5~X {
(wTg aV1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:F_U^pyG }
te`4*t OSBE5 同时也要修改assignment的operator()
hk~s1" N.fIg template < typename T2 >
uaS?y1:c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V{8mx70 现在代码看起来就很一致了。
zd}"8 (Lc%G~{ 六. 问题2:链式操作
Fax73vl|^a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u`ZnxD> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=Vi+wH{xM 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
, v R4x:W 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@+xQj.jNC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
H;v*/~zl {5,CW template < typename T >
y==x struct result_1
>yaRz+ {
4"GY0)
Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-1@kt<Es } ;
=lzjMRX(? {P*RA'H3G 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
u+ -}| a+Z/=YUR template < typename T >
"Aynt_a. struct ref
[ [Z*n/tr {
p}h)WjC typedef T & reference;
:/u
EPki } ;
#jnb6v=5v template < typename T >
cc@y struct ref < T &>
gG#M-2P {
LEY$St typedef T & reference;
|'Jz(dv[ } ;
4kIy4x'*
OH&&d=~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
oR5 'g7? FN G] template < typename T >
um[.r,++ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w|N LK {
3t8VH`!mL{ return l(t) = r(t);
1>n@`M8} }
rUlXx5f 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。
?8`b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d5h:py5 5Ba eHzI 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
SlmgFk!r! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z5v\[i@H! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
SoCa_9*X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;XANITV 最后的布局是:
Nl0*"}`I_ Add
}e1f kjWk / \
h]I ^%7 Divide 5
$~_TE\F1 / \
:X+7}!Wlo _1 3
&)1+WrU 似乎一切都解决了?不。
KZ&{Ya 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
SDZ/rC!C 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%?K'egkp OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
<5=^s%H *!vwW
T template < typename Right >
li(g?|AD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iOw'NxmY Right & rt) const
GP1b/n3F1 {
} DoNp[` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yj-BLR5 }
_pL:dKfy7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t}+P|$[ 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。
?3[as<GZ8 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。
H}`}qu #~V 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。
jruwdm^ 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。
ZPRkk?M}. 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?
FK<1SOE 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:
r"c<15g2' =5J}CPKbZI template < class Action >
[8[g_ class picker : public Action
n{aD4& {
OLTgBXh public :
X$)<>e]!> picker( const Action & act) : Action(act) {}
bDK72cQ // all the operator overloaded
Rjt]^gb!* } ;
5*C#~gd&F (*F/^4p!$ 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。
oUoDj'JN{ 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:
yHe%e1 HZKqGkE template < typename Right >
:A"GOc, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4;=+qb {
]sB-}n) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*6<<6f`( }
,Tjc\;~% _ ZMoPEW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q3T@=z2j% 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。
g{RVxGE7 VB o=*gn,$ template < typename T > struct picker_maker
C8ek{o)%W {
{%gMA?b|" typedef picker < constant_t < T > > result;
zb.dVK`7N- } ;
d#NG]V/
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]2Zl\}GwY {
s,Azcqem typedef picker < T > result;
o !bV;] } ;
j"1#n? 0 DxoW,GW 下面总的结构就有了:
H[S[ y 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。
U4M}E h8 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。
>cJf D9-<h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~lib~Y'- 至此链式操作完美实现。
it77x3Mm
F c&X2k\ mQUI9 七. 问题3
Xs}.7 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。
grrM[Y7#~b UU'0WIbY6 template < typename T1, typename T2 >
a]\l:r ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4h~CDy%_ {
ip8%9fG\> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%W`
} }
e*)*__$O -aPRLHR 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
lu vrv m l$/.B=] template < typename T1, typename T2 >
F#=M$j_ struct result_2
owQSy9Az {
zo83>bt typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9lqH } ;
jzvrJ14 3n_N^q} 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
}2%L
0 这个差事就留给了holder自己。
As{ "B QNWGUg4*& 5Q7Z$A1a
9 template < int Order >
XCvL` class holder;
Cg_9V4h.C template <>
u'`eCrKT* class holder < 1 >
;|U
!\Xp {
!:baG]Y public :
*{DpNV8" template < typename T >
duQ,6 struct result_1
TAB'oLNp {
1
K(0tG:5 typedef T & result;
0#Ae< } ;
\~X:ffb = template < typename T1, typename T2 >
#fy3i+ struct result_2
:_k5[KT.]9 {
|tN:o=
6 typedef T1 & result;
hg7^#f95u } ;
Zz/
z7~{ template < typename T >
WYJH+"@%j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F
~SA3M: {
L%;fYi;n return (T & )r;
45Hbg }
tJ$gH; template < typename T1, typename T2 >
2Y>#FEW/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4ibOVBG:*, {
#?"^: ,Y return (T1 & )r1;
A3^_'K }
L.2!Q3& } ;
3!M|Sf<s 'C7$,H' template <>
70-nAv class holder < 2 >
hh!4DHv {
<c% public :
<P~pn!F} template < typename T >
vN&(__3(( struct result_1
;oCSKY4 {
C <Pd_& typedef T & result;
#$X _,+<HZ } ;
uA4xxY template < typename T1, typename T2 >
muAgsH$/ struct result_2
=O%'qUj`q {
=&Z#QD"vl typedef T2 & result;
H
S)$|m_ } ;
0oQJ}8t template < typename T >
@d|3c7` A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2Q%*`
vCuV {
U4=m>Ty return (T & )r;
qC6@ }
n|fKwWB\ template < typename T1, typename T2 >
*b7evU *1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
% oJH 6F {
]TVc 'G; return (T2 & )r2;
_1G;!eO }
G5hf m- } ;
f cnv[B..{ m
yy*rt <&kl:| 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> >。
?{L5=X@$$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s2`} ~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-e O>d} U1Y0G[i) return l(i, j) = r(i, j);
k%R(Qga 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qnFg7X>C, c+{ ar^)* return ( int & )i;
W2{4s
1 return ( int & )j;
.On3ZN 最后执行i = j;
h<G7ocu ! 可见,参数被正确的选择了。
; GEr8_7 yMEI^,0" WCY5F T9FGuit9 ,]tEh:QC 八. 中期总结
;o158H$gz; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
[>LO'}% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&r+!rL Kp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*4/KK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dTWcn7C ]?T,J+S YpgO]\/w E~c>j<'-"< WMS~Bk+! %GP`H/H( 九. 简化
!?" pnKb} 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
[e>2HIS, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+&r=XJ5:`p 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
L|8&9F\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%%9T-+T +-*/&|^等
p7W9?b9 2. 返回引用。
0ybMI+* =,各种复合赋值等
BoXPX2: 3. 返回固定类型。
=zR9^k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_hgGF9 4. 原样返回。
ydMhb367| operator,
f\FqZ?w 5. 返回解引用的类型。
0v#p4@Z operator*(单目)
/IlO 6. 返回地址。
_FU}IfG>t operator&(单目)
3:<[;yo 7. 下表访问返回类型。
cqaq~ operator[]
OepQ Z|2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Gzp*Vr operator<<和operator>>
v%kl*K`* }zIWagC6 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)Y`ybADd3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Bjh8uW
G 1)5/a5 template < typename Left >
;Fd1:"1pP struct value_return
7[0<,O6Q {
?w&?P}e + template < typename T >
dkW7k^g struct result_1
pgW^hj\ {
b\t?5z-Z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qT01@Bku } ;
?4# gH.$B' template < typename T1, typename T2 >
0EasPbp struct result_2
>%5GMx>m {
lk[u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
WpOH1[8v } ;
g][n1$% } ;
vsPIvW!V S_ra8HY8 5~$WSL?O) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
HIUP
=/x zCv)%y 下面我们来剥离functor中的operator()
m{&lU@uL
首先operator里面的代码全是下面的形式:
~.#57g F" _bRgr return l(t) op r(t)
a5(9~.9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z{gDEo) return op l(t)
|WNI[49 return op l(t1, t2)
F$'po# return l(t) op
KO/#t~ return l(t1, t2) op
|[p]])
o return l(t)[r(t)]
A8k $.E return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
k@pEs# a G
*<g%" 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
T+S\'f\ 单目: return f(l(t), r(t));
RB6TM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nm)/BK 双目: return f(l(t));
JEK_W<BD return f(l(t1, t2));
3T>6Q#W5eO 下面就是f的实现,以operator/为例
wv=U[:Y i ~)V>x struct meta_divide
4pZKm-dM^ {
~+,ZD)AKi4 template < typename T1, typename T2 >
rHqP[[4B' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
a@AIv"q {
RjR+'<7E^ return t1 / t2;
E>:#{% }
'e6J&X } ;
WEoD?GLS8 VA`VDUG, 这个工作可以让宏来做:
Pb1.X9*8c qxcTY|& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N8,g~?r^ template < typename T1, typename T2 > \
"Z~@"JLb% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I}|E_U1Qj 以后可以直接用
9ph>4u(R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(4IP&^j:\ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
;kZJnN"y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
@:@5BCs< CYsLyk 79D;0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Rl_1g`84 j3S!uA?
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?T,a(m<i{ class unary_op : public Rettype
~mZ[@Z {
-al Left l;
69t6lB#;! public :
b?<@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f3s4aARP &i6JBZ#~, template < typename T >
A<(Fn_&W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/(9.Fqe( {
bZZ_yc return FuncType::execute(l(t));
mnw(x#%P }
J3/e;5w2Z gc
b8eB, template < typename T1, typename T2 >
}*!_M3O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JdUI:( {
[.$/o} return FuncType::execute(l(t1, t2));
p9!jM\( }
')iyD5/4 } ;
?;Da%VS3 @RCZ![XYWg 1\AcceJ|(w 同样还可以申明一个binary_op
_`Y%Y6O1/ 1c*:"
k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
twt's,dO class binary_op : public Rettype
WpMm%G~'4t {
'5A&c( Left l;
&V%faa1 Right r;
sp_19u public :
2_Zn?#G8dl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QHsJo|. &g=6K&a$a template < typename T >
tVNFulcz$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^* CKx {
p
S| return FuncType::execute(l(t), r(t));
Xi~I<& }
.3SP#mI !
GtF%V template < typename T1, typename T2 >
-I z,vd typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TxKNDu
{
*ozXilO return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bn=7$Ax }
f:AfM f>m } ;
X|4Kdi.r@ B->oTC`5 ]<9o>#3 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
kLXa1^Lq 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J:I As:e` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A6xN6{R! 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。
[Kb)Q{=) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%/}d'WJR 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。。。
q6o}2<T@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m6@;!*Y 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)
#UvWS 下面是修改过的unary_op
cKIA.c}N n:}'f-
:T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
er@.<Dc class unary_op
0}e&ONDQ {
r
jnf30 Left l;
)Q<u0AxAn l{\k\Q !4 public :
<!*O[0s @mcP- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=`!#V/= \SWuylE template < typename T >
RGBntp% struct result_1
bkm:#K {
51;Bc[)% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eMP0BS" } ;
Bi0&F1ZC! vCtnjWGX}/ template < typename T1, typename T2 >
\.F|c struct result_2
;Wn0-`_1, {
y+7A?"s) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WpkCFp } ;
Hx9lQ8 @[5] ?8\o template < typename T1, typename T2 >
/1hcw|cfC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BtQqUk#L2 {
V9;IH<s: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Vp8!-[R }
j k])S~xl? ph3dm\U. template < typename T >
C2L=i3R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)$O'L7I n& {
3)l<'~"z< return OpClass::execute(lt(t));
o%h[o9i }
#BI6+rfv| , lBHA+@ } ;
h0l_9uI jtwe9 4EhWK;ra
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
I=k`VI d: 好啦,现在才真正完美了。
|jKFk.M 现在在picker里面就可以这么添加了:
2p*L~! iM B^j(Fq template < typename Right >
WmblY2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:x!'Eer
n {
)r
XUJ29. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<fDbz1Q;l }
3\|PwA9fN8 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。
c}2"X, )2F%^<gZ# hM8FN HZ89x|Hk_ ZRUI';5x 十. bind
Pj7MR/AH 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。
]w!=1( 先来分析一下一段例子
mvyOwM sw,p6T[ 9n3. Ar int foo( int x, int y) { return x - y;}
djDE0-QxcR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g7K<"Z {M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n%{oFTLCo 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。
*#B"%;Ln 我们来写个简单的。
V|;os 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D ~NWP%H 对于函数对象类的版本:
ASr3P5/ x'
3kHw template < typename Func >
*C(q{|f struct functor_trait
%z["TVH {
c`#4}$ typedef typename Func::result_type result_type;
ZC&4uNUr } ;
,"T[#A~ 对于无参数函数的版本:
^C{?LH/2 nyPW6VQ0n template < typename Ret >
W\z<p P struct functor_trait < Ret ( * )() >
uJJP<mDgA {
DjiWg(X typedef Ret result_type;
=fI0q7]ndz } ;
DE$T1pFV 对于单参数函数的版本:
)umW-A h6e,w$IL template < typename Ret, typename V1 >
:a M@"#F struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5:l"* {
dg;E,'e_
p typedef Ret result_type;
P~@I`r567 } ;
'WoB\y569 对于双参数函数的版本:
Cx8
H Q0TKM> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vpu
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NqN9 {
83:qIfF typedef Ret result_type;
KI5099 _/ } ;
OLDEB.@ 等等。。。
UG,n
q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{ALOs^_- -V}ZbXJD template < typename Func >
Oz.Zxw struct func_return
\LDcIK= {
W u693< template < typename T >
P)hawH= struct result_1
x_x|D|@wM {
9q"G g? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h>"Z=y } ;
*9}~?#b Ky'\t7p u template < typename T1, typename T2 >
1)!]zV struct result_2
GoG_4:^#h {
$I90KQB\_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A|P
`\_ } ;
f2{qj5 K } ;
#pX +~{ 'Ie!%k ^ -o sxKT: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
w7_2JS )"y]_} template < typename Func, typename aPicker >
A*3R@G*h class binder_1
8hvh
xp {
X[o"9O|< Func fn;
ps=QVX)YP aPicker pk;
g?!;04 public :
7R".$ p C,3yu,' template < typename T >
u9dL-Nr` struct result_1
JPS<e*5 {
\ffU15@N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|-VbJd } ;
*wJ'Z4_5F ij1g2^],4 template < typename T1, typename T2 >
|}K7Q struct result_2
`H\NJ, {
\fD[Ej typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r#K" d } ;
tD}HL_ {,i='!WIm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2v\-xg%1 SQx:`{O template < typename T >
]mvVX31T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}#U3vMx( {
dLTA21b# return fn(pk(t));
\)9R1zp/x }
>.#tNFAs template < typename T1, typename T2 >
'P~6_BW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(ZuV5|N {
`G.:G/b%H return fn(pk(t1, t2));
<2RxyoDL6 }
AkRZUj\ } ;
_k.gVm {1`n^j(> eE;")t, 一目了然不是么?
'k[gxk|d2 最后实现bind
G6x 2!Ny sOW,hpNW ecy41y'~: template < typename Func, typename aPicker >
vR"<:r47? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hTbot^/ {
t9
m],aH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
esQRg~aCGy }
tc<t%]c )?PRG= 2个以上参数的bind可以同理实现。
UQ 'U
4q 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。
R|H_F#eVn} a'ODm6# 十一. phoenix
XG}pp`{o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W'9=st' }\/f~?tEh for_each(v.begin(), v.end(),
yw)Ztg) (
}D eW2Jp do_
j>OB<4?.+ [
/I&b5Vp cout << _1 << " , "
=Z(#j5TGvH ]
Bh,LJawE .while_( -- _1),
tC -H2@ cout << var( " \n " )
da&f0m U )
_Uz}z#jt );
wh;E\^',n in6iJ*E@' 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:
L)ry!BuHI 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
#FV(a ~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
o<-+y\J8K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SbW6O_ ba O(E-ox~q template < typename Cond, typename Actor >
sIJ37;ZA class do_while
;"/ " {
[0G>=h@u Cond cd;
+2ih!$T;7> Actor act;
I"=XM
public :
/aB9pD+% template < typename T >
M^^u{);q struct result_1
cIgicp}U {
$wn"+wX typedef int result_type;
4q<:%
0M| } ;
XJ;JDch VSkx;P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+<ey
Iw BDg6ZI<n template < typename T >
<!vAqqljt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uq6..<# {
n[/|M do
%j=,c{`Q {
7>m#Y'ppl@ act(t);
9bT,=b; }
U)p P^:| while (cd(t));
oB$D& return 0 ;
rkl/5z?? }
|7I.DBjR; } ;
Bv |Z)G%RR | JL47FR Q'^]lVY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-~h2^Oez 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。
.j4IW3) 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。
5aTyM_x 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。
Sk$XC 下面就是产生这个functor的类:
dR_hPBn/@ w`VmN}pR .n`MPx' template < typename Actor >
k>Qr14F class do_while_actor
pDlh^?cux {
V@K}'f~ Actor act;
x9HA^Rj4- public :
b`K~l'8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T+2I:W% ~4*9w3t
template < typename Cond >
q6{ %vd picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)x"Z$ jIs } ;
'F+O+-p+ 9bXU!l[ }~-)31e'` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ASaG }h 最后,是那个do_
!U/:!e`N (.!q~G N1(}3O class do_while_invoker
SJ7>*Sa(u$ {
j&Ayk* public :
i4!n Oyk template < typename Actor >
^B?koU l^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
j>R7OGg' {
9&'Mb[C`"
return do_while_actor < Actor > (act);
v(4C?vxhG }
hv
.Mf.m } do_;
#D+Fq^="P 6M$.gX
G. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Qq]UEI `Go 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'7'cKp 最后来说说怎么处理break和continue
&TWO/F+Y 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。
!,\9,lc 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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