一. 什么是Lambda
Iz)hz9k 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^ MT9n 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,
Ao":9r[V ]&:b<]K3 3l%,D:
? (.1 rtj class filler
"W@XP+POAY {
o}=. public :
:B=8_M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^%8qKC`Tt } ;
s^>lOQ= k\pDJ7wF^ &G/|lv>j 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:
h.V]f S !\0F.* voV:H[RD9 G*\abL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C.>
o-~~,n\ <jUrE[x 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
nG"n-$A?< q[G/} PXosFz~ w(/DTQc~d 二. 战前分析
\2Og>{"U 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fpvvV( 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:)p)=c8% 3Q"F(uE v^ K 3Yw8t2J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YOV : /* --------------------------------------------- */
pp~3@_)b vector < int *> vp( 10 );
hOPe^e" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W|dpFh` /* --------------------------------------------- */
CE#\Roi x) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lwOf)jK:J /* --------------------------------------------- */
VLsh=v int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mX&xn2}qZ" /* --------------------------------------------- */
5VR.o!h3I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ptpW41t}^ /* --------------------------------------------- */
'y9*uT~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`c"4PU^ pe()f/Jx( Gg%tVQu Vkr`17`G 看了之后,我们可以思考一些问题:
QjA&IZEC
1._1, _2是什么?
TDlZ!$g( 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。
$!G` D= 2._1 = 1是在做什么?
ImIqD&a-h 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
^qxdmMp)l Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
5YiZ-CQ> 6b?`:$Cw3) AnNPTi 三. 动工
+UxI{,L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Y@Y`gF6F *URdd,){i 4`nqAX~'f v f`9*x F template < typename T >
|q;Al
z{ class assignment
{odA[H {
S%kS#U${| T value;
D(Qa>B"1 public :
x>%joKY[ assignment( const T & v) : value(v) {}
Ap%O~wA' template < typename T2 >
p8=|5. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|rMq;Rgu? } ;
Z>8eD|m%2 F>N+<Z 2MuO*.9D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
td >,TW=A* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/D[dO6. 6lsL^]7 b,dr+RB w
NH9WG class holder
!z MDP/V {
#{x5L^v>] public :
XLm@etf template < typename T >
{"m0)G,G assignment < T > operator = ( const T & t) const
'M8aW!~ {
1Bg_FPu return assignment < T > (t);
%[`a }
OV[`|<C ' } ;
[ ?iqqG. |3;(~a)% j0FW8!!-g 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
'T7 x@a`b) HzvlF0f static holder _1;
mV?&%>*(f Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ne4c%?>t <Ct_d
Cc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6NX3"i0eT 而不用手动写一个函数对象。
*Y%Jl
o ,
T\- ;7 >)Gd:636+ s<vs:jna 四. 问题分析
Ma6W@S 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@2
=z}S3O 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
SfW}"#L>5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d~@q%-`lA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?x3Jv<G0* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
-7%X] |]W2EV ,b 五. 问题1:一致性
sDC*J\X 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
\a)) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,l HLH z/ 7$NxJH struct holder
y-B=W]E {
i#W*' //
oM,- VUr template < typename T >
oNM?y:O T & operator ()( const T & r) const
NTmi 2c {
CzVmNy)kl return (T & )r;
-M4p\6)Ge }
m\vmY } ;
2f{T6=SK ONX8}Ob~ 这样的话assignment也必须相应改动:
K
|*5Kwi NfzF.{nh template < typename Left, typename Right >
_xrwu;o0} class assignment
\+nGOvM {
8SC%O\, Left l;
gfy19c 9 Right r;
}Qr6l/2 public :
zY=jXa)K~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}Ln@R~[ template < typename T2 >
x /mp=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}Hcx=}j } ;
O1P=#l iYX >#(n"RCHf 同时,holder的operator=也需要改动:
s B
20/F UiQEJXwnz template < typename T >
jz'< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L":bI&V?: {
1||+6bRP return assignment < holder, T > ( * this , t);
+K~NV?c }
{1-V]h.<J }-DE`c 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。
4n0xE[- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}< 5F K#mOSY;} return l(rhs) = r;
,Zf
9RM 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。
=!b6FjsiG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$m| V :/ kH948<fk3 template < typename Tp >
OJO!FH) class constant_t
{~Tg7<\L {
1wj:aD?g const Tp t;
%O[N}_XHEh public :
0CExY9@Wq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,IHb+ K template < typename T >
)_7>nuQ6 const Tp & operator ()( const T & r) const
_D,
;MB&7 {
]j<Bo4~Il return t;
0s#Kp49- }
s5&@Cxzl } ;
jXg s)J(/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Orn0Zpp<z 下面就可以修改holder的operator=了
]0V}D,V($ $md%xmQ[ template < typename T >
23\RJpKb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z.PBu|Kx {
6xK[34~6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b7`D|7D }
&53]sFZ
wK_]/Q-L 同时也要修改assignment的operator()
hfWFD, Kv&g5&N, template < typename T2 >
y046:@v( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&[vw 0N- 现在代码看起来就很一致了。
|SZo'
6 ?%tMohL 六. 问题2:链式操作
56lCwXCgA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s^Nw%KAv 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。
;|T!#@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。
BR`ygrfe 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。
Ex amD">T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mEG6 1/+C5Bp* template < typename T >
K)tQ]P struct result_1
%]gTm7
=t {
3g'S\G@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jzji&A~ } ;
yF}OfK?0f |077Sf| 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:
fEf_F
r Qj{8?lew template < typename T >
} p
FQRSOZ struct ref
^FmU_Q0 {
$,=6[T!z+e typedef T & reference;
h0--B]f@ } ;
jd]s<C3o template < typename T >
b
\KL;H/ struct ref < T &>
P9Yy9_a|x {
mYN7kYR}<` typedef T & reference;
V]OmfPve } ;
/-_=nf}w C
(n+SY^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@+vXMJ $ W:,4 :|3 template < typename T >
EF7+ *Q9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^H{R+} {
{e[%;W%c& return l(t) = r(t);
ZRxZume<f
}
?_x
q- 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。
4'j
sDcs 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n~"$^Vr 4(e59ZgY 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
>z;[2n' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)[H{yQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F>tQn4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0nn okN^ 最后的布局是:
WARb"8Kg Add
{2/LRPT / \
3~,d+P Divide 5
H9h@ sSg / \
{,*"3O:\:
_1 3
M;cO0UIwO 似乎一切都解决了?不。
8h3=b[ 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。
j?y LDLj 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。
S)QAXjH 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:
F(4?tX T R1nJUOE4w^ template < typename Right >
lzw3= H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'O5'i\uz Right & rt) const
p
raaY}} {
TG}*5Z` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1(|D'y# }
WZOY)>K 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O^/Maa/D1 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。
jV.g}F+1m 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。
,Y3W? 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。
+k
dT(7 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。
NCxqh < 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?
`:P
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:
d(g^M1m %6AW7q
t template < class Action >
f;/QJ class picker : public Action
R[49(>7H4 {
W@yJAQ public :
q o<&J f picker( const Action & act) : Action(act) {}
&1+X\c+tb // all the operator overloaded
+?p.?I } ;
[((;+B 2o>)7^9|#< 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。
TCT57P#b 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:
WL` 9~S d
Le-nF template < typename Right >
S1D@vnZ3O\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P&Pj>!T5
{
kId
n6 Wx, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8/0Y vh }
.VTy[|o M$0u1~K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W8lx~:v 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
w8g,a]p a0Ik`8^` template < typename T > struct picker_maker
E*# ]** {
VCtH%v#S;. typedef picker < constant_t < T > > result;
bT
2a40ul } ;
vD 5vbl template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
aZEn6*0B {
54rkC/B> typedef picker < T > result;
_|"Y]:j_ } ;
*D'$"@w3 .S(,o. 下面总的结构就有了:
U^qt6$bK functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
CRbdAqofV picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
ho>k$s? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@iEA:?9uX 至此链式操作完美实现。
nenU)*o &-5_f*{ \,J/ r! 七. 问题3
8ssJ<LP 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。
#GJ
dZ QXF
aAb=(7 template < typename T1, typename T2 >
;/j= Ny{9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t%530EB3 {
I|# 5NE6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%T7nO %p }
+:3* MLFKH 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:
1Z{ZV.! ?YeWH
WM template < typename T1, typename T2 >
D~o$GW% struct result_2
Jk0r&t7 {
g@\fZTO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6i0A9SN } ;
erO>1 ,4S 4nAa`(62 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
.'a&33J 这个差事就留给了holder自己。
~Y.tz`2D -R{V- udeoW-_ template < int Order >
xG;-bJu class holder;
0-{tFN template <>
'_b.\_s-d class holder < 1 >
m[k_>e\u {
0zY(:;X public :
(MHAJ]Rx template < typename T >
f-nz{U struct result_1
)/t?!T.[ {
uytE^ typedef T & result;
T)\"Xj } ;
1He{v# template < typename T1, typename T2 >
~n}k\s~|4 struct result_2
I5h[%T {
NAPX_B,6 typedef T1 & result;
ItVugI(^ C } ;
h_d<! template < typename T >
<'G~8tA%v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1n\ t+F {
wb Iq&>p return (T & )r;
tTU=+*Io }
!a$ D4(`v template < typename T1, typename T2 >
ly WwGR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FYS/##r {
rxme(9M return (T1 & )r1;
l1]p'Liuu }
Dz./w } ;
Cye$H9 2 lgpW@g template <>
.@-$5Jw class holder < 2 >
Tlj:%yK2 {
NzKUtwnIz public :
exdx\@72 template < typename T >
pWu LfX struct result_1
hp"L8w {
2DD:~Tbi typedef T & result;
rxO2QQ%V } ;
|y<),j6 template < typename T1, typename T2 >
SE7W F18A struct result_2
V<HU6w {
&uUo3qXQ5l typedef T2 & result;
#0 6-: } ;
mJB2)^33a template < typename T >
)bx_;9Y{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_tr<}PnZ {
A8A~!2V return (T & )r;
ny-7P;->8 }
20rkKFk* template < typename T1, typename T2 >
S(aZ4{a@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PCn Q_A-Q {
wB>r(xQ' return (T2 & )r2;
Il.Ed-&62 }
;V<iL? } ;
'&;yT[ #E0t?:t5bk ,@z4I0cTi\ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
OdI\B 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
4lKVY< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C6_@\&OA "!K'A7.^ return l(i, j) = r(i, j);
5BR5X\f0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ZtVAEIZ) U}Hwto`R return ( int & )i;
k#bu#YZk return ( int & )j;
X}P$emr7 最后执行i = j;
,%bhyww< 可见,参数被正确的选择了。
|_u8mV NvjJb-u
QH]M p#f+P? e$c?}3E!z 八. 中期总结
+*oS((0s 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
j\RpO'+} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9s
+z B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_B2V "p 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZWV|# c<G m"c :"I6 @&1Wyp 4\.V !S%6Uzsj -G
&_^"=R 九. 简化
Wi n8LOC 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
[=*E+Oc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?B.~AUN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
%[<Y9g,:Q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
OEr:xK2T +-*/&|^等
N12:{U 2. 返回引用。
y?[snrK G =,各种复合赋值等
~fz[x 9\ 3. 返回固定类型。
^C&+
~+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<I;*[;AK 4. 原样返回。
FDFH,J`_ operator,
5H,G- 5. 返回解引用的类型。
'k&?DZ! operator*(单目)
]Pn!nSg 6. 返回地址。
u}9fj operator&(单目)
ghk5rl$ 7. 下表访问返回类型。
u"$a>S_ operator[]
D
y6$J3 r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T#:F]= operator<<和operator>>
e1
*__' MWuXI1 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。
fm1X1T . 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Oi:JiD= xFp<7p
L template < typename Left >
#:3r4J%+~ struct value_return
go)p%}s {
8dT'xuch template < typename T >
>Pe:I struct result_1
.BTx&AqU {
a j|5 # typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!^U6Z@&/R } ;
o6j"OZcv ^[h2% c$ template < typename T1, typename T2 >
}IUP5O6 struct result_2
nYv#4* {
hQh9ok8S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i%(yk#=V } ;
].DY" } ;
/rF8@l vW.%[] sz09+4h# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
AfWl6a?T8: d5xxb _oE 下面我们来剥离functor中的operator()
9n}A ^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5S/>l_od$2 {V2bU}5
[ return l(t) op r(t)
$fArk36O# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
":WYcaSi return op l(t)
}X1.Wt=? return op l(t1, t2)
xcSR{IZ return l(t) op
Rlg#z4m return l(t1, t2) op
QJ4AL3
^6 return l(t)[r(t)]
hN4VlNKu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+BB0wY , p0KLU\- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
y/4ny,s" 单目: return f(l(t), r(t));
Gj6. Iv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fn,k!q 双目: return f(l(t));
DA <ynBQ return f(l(t1, t2));
>a]t< 下面就是f的实现,以operator/为例
F/<qE!( A o3HX struct meta_divide
EODB`$+ {
vj3isI4lU template < typename T1, typename T2 >
5-p.MGso static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_@prmSc {
@%B4;c return t1 / t2;
KSOO?X0j }
)Xno|$b5Eo } ;
##~!M(c agY5Dg7 这个工作可以让宏来做:
_'c+fG
\ E/"SU*Co #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PRpE$`WK template < typename T1, typename T2 > \
$r"A@69^RS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2Guvze_bU 以后可以直接用
:Y.e[@!1x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iBHw[X,b 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
A9n41,h (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)VY10R)$ F!R2_89iy 6^ik|k| 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
<3Fz>}V32 Qu}N:P9l?X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#NJ<[Gew class unary_op : public Rettype
"UpOY {
3uO8v{` Left l;
S>EDL public :
#ko6L3Pi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
96)v#B?p pE(sV{PD template < typename T >
&E]"c]i+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'RQiLUF {
&NP6%}bR` return FuncType::execute(l(t));
+U=KXv }
2$DSBQEx S| "TP\o template < typename T1, typename T2 >
7?"9J`* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}6@%((9E2 {
Xr2 Wa return FuncType::execute(l(t1, t2));
(-'PD_| }
[U']kt } ;
wNR=?Z~ qu!<lW~c (l2<+R%1 同样还可以申明一个binary_op
Q6|@N~UeZ 5IO3 % p? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D0KELAcY class binary_op : public Rettype
|QMT
A5 {
`{WCrw6) Left l;
R{ 4u|A?9 Right r;
_UaPwJ public :
LiF.w:} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(Y>U6 0*{@E%9 template < typename T >
r=|vad$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6iyt2qkh {
@NBXyC8,Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
z(r"JNO@ }
#-A5Z;TD. . *Z#cq0 template < typename T1, typename T2 >
s7AI:Zv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R<t&F\> {
l2r>|CGQ[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`}ZL'\G }
%va[jJ } ;
cUYX1a)8 )y5iH){! J (=4 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
]KzJ u`O%G 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DU(X,hDBF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
NCp%sGBmG 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。
;Xz(B4 N~o 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,Qga|n8C 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。。。
^1()W,B~w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:0{AP_tvcC 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)
YALyZ.d 下面是修改过的unary_op
'\4c "Ho D_zcOq9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}D(DU5r class unary_op
^9n}-Cqeq {
McO@p=M Left l;
F1zT )wW hwc:@' public :
rE9Ta8j6 }7otuO(pRo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:A,O(
9$n+-GSK template < typename T >
|)~Ex 9%ev struct result_1
~D$#>'C# {
Jx)~kK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N;e}dwh& } ;
&9S8al
8" +?ws !LgF template < typename T1, typename T2 >
jt0H5-x struct result_2
GP0[Y {
hqdC9?\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I3V{"Nx6 } ;
,ZsYXW [P (rY template < typename T1, typename T2 >
L.R"~3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cmp{F N"o {
"TEBByO' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
g|_HcaW }
ly9x1`?$ r _{)?B template < typename T >
3U :YA&K( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v)wY {
u<BHf@AI return OpClass::execute(lt(t));
nL "g2 3 }
u?LW+o m9\@kA } ;
Gsx^j? hpd(d$j 3tJ=d'U 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
g6x/f<2x 好啦,现在才真正完美了。
m^W*[^p 现在在picker里面就可以这么添加了:
!Qj)tS#Az *
ePDc' template < typename Right >
hg<"Yg= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3:l: ~Vn {
N>W;0u! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B]+7 JB }
vWPM:1A 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
DctX9U( A &X [qO5~E`; AQJ|^'% ,)B~cic'u 十. bind
=!I8vQ> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
(Von;U 先来分析一下一段例子
>x|A7iWn{, [RGC!}"mr nm{'HH-4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
op.PS{_t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q{ |+3!!' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
i{1)=_$Vt` 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。
.P|+oYT&g 我们来写个简单的。
Y%n{`9= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t(uB66(_F 对于函数对象类的版本:
8o%<.] YG}p$\R template < typename Func >
2Q`PUXj struct functor_trait
[FeJ8P>z {
8S[<[CH typedef typename Func::result_type result_type;
p3,(*eZ } ;
e$p1Th*|]4 对于无参数函数的版本:
$w";*">:0 uJ)\P template < typename Ret >
/jK17}j struct functor_trait < Ret ( * )() >
~8Dd<4?F] {
ZPxOds1m typedef Ret result_type;
^Yf)lV&[ } ;
O;&yA< 对于单参数函数的版本:
i no7!T` y<'2BTf template < typename Ret, typename V1 >
Z7KB?1{G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~,`\D7Z3 {
fxtYo,;$ typedef Ret result_type;
a-UD_|! } ;
Ue>A 对于双参数函数的版本:
8+g|>{Vov =5s~$C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6U,U[MWJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:`Zl\!]E`o {
p[k9C$@e} typedef Ret result_type;
JUaKj@a| } ;
=w;xaxjL 等等。。。
wZ\e3H z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u6bB5(s`& 4%c7#AX[T template < typename Func >
J4K|KS7
struct func_return
.@/z-OgXg {
46.q anh template < typename T >
W&~iO struct result_1
zvQ^f@lq2 {
#Ko+_Hm?4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R(7X}*@X } ;
9{]r+z: 2}xFv2X template < typename T1, typename T2 >
S#%JSQo: struct result_2
+_|cZlQ& {
][>M<J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U%B]N@ } ;
aBA#\eV } ;
2dV\=vd M@LaD 5 WHD/s 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[0,q7d?" J!^~KN6[ template < typename Func, typename aPicker >
hz~CW-47 class binder_1
c_8 mQ {
%Cbc@=k Func fn;
VkP:%-*#v aPicker pk;
k
@/SeE public :
(=&bo p ?\p%Mx? template < typename T >
;(iUY/ h[h struct result_1
,aj+mlZd2 {
GzZ|T7fm typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Uub%s`O } ;
hK9oe%kU~ F*jjcUk template < typename T1, typename T2 >
Jv{"R!e"P struct result_2
]2sZu7 {
Vwh&^{Eh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"62Ysapq+ } ;
z1KC$~{O
s?\9i6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a!J ow?( q!h*3mNm template < typename T >
AYQh=$)( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y8WXp_\ {
p 2f
WL return fn(pk(t));
2D_Vo ])l/ }
=
]HJa template < typename T1, typename T2 >
'N,NG$G2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i^V4N4ux] {
YHv,Z|.w return fn(pk(t1, t2));
T+`GOFx }
Va[dZeoy } ;
Q\>SF xA1pDrfC/ DBrzw+;e3 一目了然不是么?
mbG^fy' 最后实现bind
:bF2b..XOu B46H@]d#7K y42T.oK8c template < typename Func, typename aPicker >
~Wd8>a{w picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5}^08Xl {
n_NG~/x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(=/L#Yg_ }
btz3f9 R#^pNJN 2个以上参数的bind可以同理实现。
;%.k}R%O@ 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。
3:gO7Uv
GQAg
ex)D 十一. phoenix
{_N(S]Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-#z'A G/;aZ for_each(v.begin(), v.end(),
Z42 Suy (
~5qZs"ks do_
:qKY@-t7H [
sEi.f(WA cout << _1 << " , "
X1QZEl ]
$<DA[
%pv .while_( -- _1),
H4",r5qw: cout << var( " \n " )
>l*9DaZ )
4!W?z2ly~R );
MBrVh6z> DMpd(ws 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:
\B+SzW 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
?PtRb:RHt operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
exU=!3Ji 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7027@M?A? n&&U9sf? `%:(IGxz template < typename Cond, typename Actor >
5Jd {Ev class do_while
d(tf: @ {
"r3s'\ Cond cd;
mK&9p{4#U Actor act;
2G>
]W?> public :
TTak[e&j3 template < typename T >
lD=j/ struct result_1
hds4_ {
#u(,#(P'# typedef int result_type;
JNCtsfd } ;
7}85o
J ,B>b9,~3a do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<R%6L& N2Hb19/k template < typename T >
Y\S^DJy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q9]L!V9Rv {
6MQ:C'8T&= do
Oj\mkg {
.Q@'O b` act(t);
,1+_k ="Z }
rs+37 while (cd(t));
rmJ847%y` return 0 ;
?saVk7Z[|5 }
eR;0pWVl } ;
?LM'5 /a)=B)NH 8 z7,W3b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Vtk|WV?>P+ 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。
izo
$0 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
rJj~cPwL" 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
>ON.ftZi 下面就是产生这个functor的类:
5aQg^f%\ zt}p-U2I H.K`#W& template < typename Actor >
6%1o<{(%f class do_while_actor
6GvnyJ{[ {
L@GD$F=<0 Actor act;
=1Jo-!{{ public :
o|C{ s do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[)u{ - NQ=YTRU template < typename Cond >
?Qk#;~\yB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Fowh3go } ;
4N:
;Mo&B (DAJ(r~ !~v>&bCG>9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[hbIv 最后,是那个do_
X:/t>0e t,nB`g? OSk9Eb4ld class do_while_invoker
*h6i9V%' {
ZZ7U^#RT public :
"
z{w^k template < typename Actor >
:LG%8Z{R do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ObzlZP
r@ {
TaG-^bX8B return do_while_actor < Actor > (act);
;_\P;s }
3}Qh`+Yj] } do_;
cw{[B%vw Bs}>#I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YZ@-0_Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;wrgpP3 最后来说说怎么处理break和continue
]+P&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。
[*t EHW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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