一. 什么是Lambda
(
7?%Hg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JJ~?ON.H 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,
_)l %-*Z7p gCJ'wv)6|% yn#h$o< r9Z/y*q class filler
u7=[~l&L {
$;CC
lzw public :
ZH(.|NaH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1;P\mff3Y } ;
LbR-uc?x WNb$2q= RrHnDO' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>&&xJ5 U YQ$c }Z5 =vc5, '/H(,TM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`"H?nf0 Ds87#/Yfv mvgm o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RF)B4D-W `0^i
# * jK))|% i-?zwVmn 二. 战前分析
@;6}xO2 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。
y2R=%EFh6 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
re!8nuBsA ]CZLaID~
PBL^xlg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+_eb*Z`5o /* --------------------------------------------- */
"AouiZkh vector < int *> vp( 10 );
$)3PF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I{zE73 /* --------------------------------------------- */
w4'K2 7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fqb$_>3Ol /* --------------------------------------------- */
C.E>) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kMl< /* --------------------------------------------- */
$ t $f1? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=.E(p)fz /* --------------------------------------------- */
[bv@qBL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h`]/3Ma*: &XRFX 5gP 5uo(z,WLR l~YNmmv _ 看了之后,我们可以思考一些问题:
#0u69 1._1, _2是什么?
Yd;r8rN 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
q=Yerp3~ 2._1 = 1是在做什么?
C/waH[Yzan 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。
UWp8I)p!\O 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。
l _O~v? DH9?2)aR ennz/' 三. 动工
t4_K>Mj+d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(u&yb!` 0NtsFPO ]&U| d ZPsY0IzLo template < typename T >
?0NSjK5ma class assignment
2w|u)ow) {
9'q /&uH T value;
!>y}Xq{bm3 public :
+)JqEwCrq assignment( const T & v) : value(v) {}
`^-Be template < typename T2 >
TDIOK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
hu(K!>{ } ;
tgtoK|. FRt/{(jro ,?<h] !aQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m]d6@"Z. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WlQ=CRY Kw0V4UF !*Z)[[ e K1m(E.= class holder
ev%t5NZ {
#}7m'F public :
HQ`nq~%&( template < typename T >
~|{)h^]@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Vfm #UvA {
*rz(}(r return assignment < T > (t);
Gd6 ;'ZCmY }
l;}7A,u } ;
,beR:60) ,DuZMGg s<_LcQbt{ 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:
,XG|oo- M(zY[O static holder _1;
qb>r\bc Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DgT.Lku? $;i$k2n: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]a!; `m$ 而不用手动写一个函数对象。
T:%wX9W Xb@z7X#O! FP9<E93br gQd=0"MV 四. 问题分析
d<GG( 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。
y7)[cvB 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。
hf^`at 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RrU~"P1C 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k\&IFSp 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<<On*#80w
W/r?0E
五. 问题1:一致性
|z|)r"*\4 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?|
# 1dTM- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B%rr}Ro1e H"GE\ struct holder
Be>c)90bO_ {
O<Sc.@~ //
_HHJw""j template < typename T >
k3/JQ]'D T & operator ()( const T & r) const
[^d6cMEOlc {
f+TBs_ return (T & )r;
z?uQlm*We }
Hrg=sR } ;
-~ O;tJF2 e|5B1rMM 这样的话assignment也必须相应改动:
tct5*.| "o# )vA` template < typename Left, typename Right >
ssX6kgq_( class assignment
'x,GI\;? {
E}b>7L&w Left l;
XJlDiBs9=Q Right r;
hXQg=Sj public :
?^48Zq6wM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3@TG.)N4 template < typename T2 >
f-v ND'@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_2gT1B } ;
G9'YgW+$7 +ersP@G 同时,holder的operator=也需要改动:
? W2I1HEy FM"GK ' template < typename T >
COan)<Ku assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
nL+YL {
7Ysy\gZ&wp return assignment < holder, T > ( * this , t);
"Yfr"1RmO }
V:G }=~+= x#F1@r8R 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。
xH`j7qK. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$~G0#JL kf^-m/ return l(rhs) = r;
|Y8Mk2,s 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。
0'%+X| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cfC; eRgq~ zN)|g template < typename Tp >
dW{o+9 nw class constant_t
76IALJ00V {
yNqm]H3<MP const Tp t;
DNm7z[t{ public :
:L [YmZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)kL`&+#> template < typename T >
Jp.3KA> const Tp & operator ()( const T & r) const
>xU72l#5 {
im4e!gRE return t;
.sJys SA\ }
0.u9f`04 } ;
$ gr6 B'KXQa-$O 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Wp7@ 下面就可以修改holder的operator=了
P$(WdVG D,GPn%Wqi template < typename T >
<r7qq$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
K.V!@bPlw9 {
vSYunI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@wEKCn|}o }
_
r^90 +YQ~t,/ 同时也要修改assignment的operator()
FU]8.)`G 3lLW'g&= template < typename T2 >
XUQW;H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
y?Hj%, 现在代码看起来就很一致了。
w8ZHk?: _Qm7x>NT4 六. 问题2:链式操作
wcdW72 现在让我们来看看如何处理链式操作。
OXIu>jF 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。
yd0=h7s 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。
>ggk>s| 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。
;9p#xW6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=q"w2b& ]uStn template < typename T >
U!a!|s> struct result_1
As6)_8w {
Yhc6P%{Z^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"UhK]i*@l } ;
Z0()pT Wk\mgGn+ 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:
`Ct'/h{
;<bj{#mMv template < typename T >
"o^bN 9= struct ref
nl)_`8= {
C;d|\[7Z typedef T & reference;
NRHr6!f> } ;
r&%gjqt template < typename T >
BGlGpl struct ref < T &>
8m/FKO (r {
S{^6iR typedef T & reference;
0$xK } ;
B91S
h` q9>Ls-k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
HO%E-5b9 2d5}`> template < typename T >
9:9N)cNvfX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?$30NK3G {
.q5J^/kr return l(t) = r(t);
]^yV`Z8 }
GZ/pz+)i& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
y+
6`|
h_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
95.qAFB1 cW81 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
R/ALR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
hBjVe?{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jH(&oV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
JwjI{,jY 最后的布局是:
A1Ka(3" Add
"t=UX
-3 / \
&D]&UQf Divide 5
9MT? .q / \
JfbKf~g _1 3
s\_l=v3 似乎一切都解决了?不。
`{DG;J03[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
yji>*XG 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
?<!
nm&~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
=9^Q"t4 UkZ\cc}aC/ template < typename Right >
z/weit assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7 %3<~'v[ Right & rt) const
*_PPrx5 {
m#*h{U$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\<X2ns@Tf }
ln fm0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-xz|ayn 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。
-/zp&*0gcx 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。
<>]1Y$^Y 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
pL! a 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
O"\nR:\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
C w%BZ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
RE 9nU%! %Z7%jma template < class Action >
xkM] J)C class picker : public Action
T(JuL<PB {
,7<DGI_y public :
5Q|sta! picker( const Action & act) : Action(act) {}
c8<xFvYG // all the operator overloaded
Lbsr_*4t } ;
9^au$KoU zi
}(^~Fe 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。
iTu0T!4F 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:
BB63xEx Z2#`}GI_m template < typename Right >
IfMpY;ow= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9qr UM`z$g {
Z^*NnL.' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mpAHL( }
q4k.f_{ 0vn[a,W<A Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gM#jA8gz 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。
+RS$5NLH 5KJ%]B(H2 template < typename T > struct picker_maker
5/ * >v {
VRF6g|0; typedef picker < constant_t < T > > result;
L%XXf3;c } ;
` 5#hjLe template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ab@=cL~^ {
{OCJ(^8i typedef picker < T > result;
L7}i
q0 } ;
nVXg,Jl =T4u":#N; 下面总的结构就有了:
tFiR!f) 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。
1[s0Lz 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。
iX%n0i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+xZQJeKb
至此链式操作完美实现。
IC/Q \_9rr6^" L,$3Yj 七. 问题3
=m9 i)Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
B6MkF"J< 3$_*N(e template < typename T1, typename T2 >
RLHYw@-j@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ybE[B}pOeZ {
bAiJn< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s"coQ!e1. }
\(fq8AL? Xu#:Fe}: 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:
Xpl?g=B&u 88 l,&2q template < typename T1, typename T2 >
n P1GW6Pu struct result_2
76bc]o# {
Y@%`ZPJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n=o_1M| } ;
J{tVa(. qjAh6Q/E` 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?
#tDW!Xv? 这个差事就留给了holder自己。
bi$VAYn.^ mxp Y&Y yFjVKp'P template < int Order >
|dk[cX> class holder;
8W -@N template <>
f4"4ZVcr class holder < 1 >
pj;
I)-d/ {
f{ ^:3"i public :
[zh"x#AyI template < typename T >
%w5[*V struct result_1
\$pkk6Q3,w {
Qqq
<e typedef T & result;
lhO2'#]i } ;
zCV7%,H~ template < typename T1, typename T2 >
Qxt@V struct result_2
`!i-#~n {
[/$N!2'5 typedef T1 & result;
TzKK;(GX } ;
wkBL=a template < typename T >
Q7GY3X*kA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N4wA#\- {
m|F:b}0Hb return (T & )r;
wz=z?AZW }
HnU Et/ template < typename T1, typename T2 >
,@.EpbB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V LdB_r3lQ {
K9|7dvzC: return (T1 & )r1;
af'@h: }
*aRX \TnN } ;
<
kP+eD d#>y }H9 template <>
*7RvHHf class holder < 2 >
CT*,<l-D {
h}&b+1{X public :
]tY:,Mfs template < typename T >
KOSQQf
o struct result_1
;`UecLb# {
~pz FZ7n4 typedef T & result;
u|fXP)>. } ;
o8ppMM8_R[ template < typename T1, typename T2 >
RH[+1z8 struct result_2
JE;+T[I {
FS@A8Bb typedef T2 & result;
H l<$a"K7\ } ;
X3B{8qx_> template < typename T >
j *3}1L4P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sbS~N*{E {
Ns=AjhLc z return (T & )r;
ZnfNQl[ }
+iA=y=;blH template < typename T1, typename T2 >
NXU`wnVJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aE/D*.0NI {
*e/K:k return (T2 & )r2;
T3 pdx~66 }
|B^G:7c } ;
AGq>=avv 9wh2f7k YRcps0Dx9 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> >。
L*]0"E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VQxpN 1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vAi$[p*im *>."V5{;S return l(i, j) = r(i, j);
ax|1b`XUr" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n]N 96oD x0Z5zV9 return ( int & )i;
*#&*`iJ( return ( int & )j;
YZE.@Rz 最后执行i = j;
|vILp/"9=W 可见,参数被正确的选择了。
%*W<vu>H <Kt3PyF >M;u*Go`QO g^~Kze gEJi[E@ 八. 中期总结
_[K#O,D, 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:
aGoE,5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7r
0,>
3" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0KvVw rWJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,1UZv>}S Qa`hR 11UB4CA tIuoD+AW nII^mg~ sl|_=oXT 九. 简化
jirbUl 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。
glUo7^ay7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nH[+n `{o 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:
ux-CpI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K@:m/Z}|4 +-*/&|^等
HY}j!X 2. 返回引用。
+R.N%_ =,各种复合赋值等
?mYYt]R 3. 返回固定类型。
" I+p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ofdZ1F 4. 原样返回。
6}dR$*= operator,
l]_=:)" ] 5. 返回解引用的类型。
P?ep] operator*(单目)
Re=WfG 6. 返回地址。
q4k@l operator&(单目)
P0GeZ02] 7. 下表访问返回类型。
pa<qZZ operator[]
#kmh:P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_GoVx=t
operator<<和operator>>
KL?) akk H+C6[W= 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。
\%A%s*1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xN0*8 V H^AcO template < typename Left >
A(d5G^ struct value_return
ktH8as^54! {
g:#dl\k template < typename T >
X% {'<baR struct result_1
JXU2CyMY {
Y}STF typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cO#oH2} } ;
*r,b=8| \fLvw template < typename T1, typename T2 >
wts:65~ struct result_2
+cB&Mi5 {
>cR)?P/o typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3OqX/z, } ;
XvGA|Ekf< } ;
bKbp?-] O&Z'r kBEmmgL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sz95i|@/ }
:?.># 下面我们来剥离functor中的operator()
" Ar*QJ0] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!K0JV|-?t <vc`^Q&4B return l(t) op r(t)
KFWJ}pNq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+a+`Z>
return op l(t)
Ob<W/-%5tH return op l(t1, t2)
W{"XJt_ return l(t) op
=U-r*sGLN return l(t1, t2) op
_}Ps(_5D return l(t)[r(t)]
oQ2KW..q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7"v$- W y -w6
"? 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:
mDMt5(. 单目: return f(l(t), r(t));
h{iEZ# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g /+oZU 双目: return f(l(t));
WE!vSZ3R return f(l(t1, t2));
'c`jyn 下面就是f的实现,以operator/为例
vK'?:}~ LXfCmc9|Z struct meta_divide
0tz:Wd*< {
K%g;NW template < typename T1, typename T2 >
5z/Er".P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)mN9(Ob! {
~6[*q~B return t1 / t2;
e$/B_o7( }
u\e\'\ } ;
zA+@FR? !]?$f= 这个工作可以让宏来做:
i u]&; tpf7_YP_!- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6vy7l(% template < typename T1, typename T2 > \
z01>' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(!K_Fy@ 以后可以直接用
Oe]&( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E+xuWdp.* 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
pw020}` (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。。。)
i^"+5Eq[D $p* p =[tSd)D,y 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
2 h|e (M-ZQ
- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H#d:kil Ny class unary_op : public Rettype
M#jN-ix {
">jwh. Left l;
%Kb9tHg
public :
L\aBc} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v:_B kHN' d+L#t template < typename T >
Es5p}uh.[Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>v5k{Cbp0 {
_%@=Uc6V return FuncType::execute(l(t));
dj9?t }
mj,fp2D;% [w\?j, template < typename T1, typename T2 >
$ChK]v
6C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W0`Gc
{ {
f^<6`Aeq return FuncType::execute(l(t1, t2));
Owv+1+B }
YoODR } ;
QL7>;t; Hgc=M W 0[N0c 同样还可以申明一个binary_op
Uu p(6`7 F
phDF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}E^S]hdvz class binary_op : public Rettype
X=X\F@V:u {
$ItF])Bj5N Left l;
HL{$ ^l#v Right r;
wdE?SD s public :
JcO08n binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k!XhFWb [THG4582oB template < typename T >
B7*}c]^6/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z0,~V {
d.<~&.-$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
k)(Biz398E }
Y;J *4k] _O:WG&a6 template < typename T1, typename T2 >
F1azZ( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3ha|0[r9 {
-\$`ic$"1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Kf,-4) }
TW&DFKK` } ;
JN3cg ``Q2P% 7YIK9edP 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
D@YP7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p#8W#t$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{==pZpyyh 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。
=(r*
5vd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$6f\uuTU2" 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。。。
D$k8^Vs 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,\PVC@xJ 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)
:S
%lv 下面是修改过的unary_op
-f(/B9} 9L eNe}9v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#TJk-1XM*q class unary_op
m@xi0t {
oUDVy_k Left l;
|VH!)vD !|wzf+V public :
eOlKbJU |?m` xO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tV;%J4E' HaNboYW_K template < typename T >
/)|X.D struct result_1
v@
C,RP9 {
7()?C}Ni- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gz#4{iT~ } ;
5rxA<Gs *6ZCDm&N template < typename T1, typename T2 >
yf1CXldi struct result_2
;1AG3P' {
EYS>0Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]L_w$ev' } ;
pR os{Uq" `|e!Kq?#Q template < typename T1, typename T2 >
KJhN J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XH 4d<?qu {
&&8'0.M{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M7}Q=q\9 }
|!z2oO cL7g}$W$ template < typename T >
aC=['a>) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Vh =5J~ {
my\&hCE return OpClass::execute(lt(t));
Iq5pAHm>M6 }
b}z`BRCc 6Y*;{\Rd } ;
RNJFSD. Va<HU:< U\<-mXv 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
N_wp{4 0/ 好啦,现在才真正完美了。
ks(SjEF 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ws[D{dS/
a=}*mF[ug template < typename Right >
wGKo.lt
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+=@ ^i' {
|WqOk~)[Z3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*dE^-dm# }
?H|T&66 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。
x!7yU_ls` Nud,\mXrY[ mO rWJ~= G$WOzY( ?r_kyuU 十. bind
fZryG 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。
:J_oj:0r"f 先来分析一下一段例子
Pi6C/$
K 5>0.NiXGf' "cUg>a3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
i2,U,>. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
m)>&ZIXa bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T|4snU2M 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。
Z|6{T 我们来写个简单的。
d.F)9h]XHO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!XE aF]8 对于函数对象类的版本:
1i|.h >>'C
:7+Y template < typename Func >
6F0(aGs struct functor_trait
v"6 \=@ {
59 2;W-y typedef typename Func::result_type result_type;
rGwIcx(% } ;
>l1r,/\\ 对于无参数函数的版本:
x"B'zP Utl
t< template < typename Ret >
loOOmHhJ& struct functor_trait < Ret ( * )() >
P_4DGW {
Lubrn"128 typedef Ret result_type;
cnNOZ$) } ;
v"lf-c
对于单参数函数的版本:
gT52G?- 4YA./j%' template < typename Ret, typename V1 >
ur%$aX) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
y;`eDS'0.N {
wz(K*FP typedef Ret result_type;
440FhDMj } ;
p]|LV)R n 对于双参数函数的版本:
*o?i:LE] Fz"ff4Bx [ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f05d ; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zmFws-+A {
:[7lTp
typedef Ret result_type;
MiGcA EF; } ;
n'w,n1z7 等等。。。
@'jfKW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
a-0cN 9 )m#']c:rg template < typename Func >
fj']?a!m struct func_return
+oy*Kxs7 {
2W$lQ;iO template < typename T >
SG]K struct result_1
WStnzVe {
T 1Cs>#) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M}FWBs'*| } ;
05e>\}{0 Wr%7~y*K template < typename T1, typename T2 >
I48VNX struct result_2
,@CfVQz {
4('JwZw\! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k=n
"+ } ;
d]B=*7] } ;
Z6s5M{mE \ aKd5@ ?S`>>^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
iD_TP S`g;Y
' template < typename Func, typename aPicker >
<|F-Dd class binder_1
kq/u,16@ {
@6MAX" Func fn;
W
kkxU.xXE aPicker pk;
mb1IQ & public :
xy^1US,L1 vOT*iax0 template < typename T >
X0i3 _RVa struct result_1
h}Ygb-uZ {
mnQ'X-q3iO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4F#%f#" } ;
R}%8s* 8F6h#%9 template < typename T1, typename T2 >
^#SBpLw struct result_2
PdE>@0X?M {
|rPAC![= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`BT^a
=5 } ;
)U98 aqL<v94wX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YKx 1NC .h8M template < typename T >
\qq-smcM- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MUwVG>b8J~ {
PrnrXl
S return fn(pk(t));
n`<S&KP| }
eV;me>, template < typename T1, typename T2 >
y^s1t2]%
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n2'|.y}Um: {
P;GprJ`l return fn(pk(t1, t2));
qx%jAs+~ }
>]/dOH,A } ;
2%YXc|gGT DrS?=C@ ^, wnp@ 一目了然不是么?
m5gI~1(9 最后实现bind
Oxa5Kfpa el*9 Ih ~3 @*7B5Q template < typename Func, typename aPicker >
Czu1 )y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pGkef0p@ {
9ECS,r*B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jsm0kz }
P9yw&A #s^s_8#&e 2个以上参数的bind可以同理实现。
mQ,{=C=D 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。
Xp^$
E6YFy :~-i&KNk 十一. phoenix
Xw(3j)xQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2oB?Dn <7RfBR.9 for_each(v.begin(), v.end(),
<.$,`m,
(
;,`]O!G:P do_
s`vSt*
]K [
ITvHD-,\ cout << _1 << " , "
-tP.S1D ]
|[WL2< .while_( -- _1),
Q
X):T#^V cout << var( " \n " )
V.j#E1 P )
FO^24p );
?*o;o?5s^ LDX y}hm) 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:
?N_)>&b 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
T{HfP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Oga1u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,\>g ua:9`+Dff m5qCq9Y template < typename Cond, typename Actor >
/j
%_t class do_while
d+1x*`U| {
[x$;XqA Cond cd;
Hdna{@~ Actor act;
%&1$~m0 public :
E7LbSZ template < typename T >
hg&u0AQ2 struct result_1
hXnw..0" {
gix>DHq$k typedef int result_type;
_UIgRkl. } ;
+gNX7xuY )|:8zDuJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@?M;'xMbB 40+fGRyOL template < typename T >
2%]t3\XW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xv&%2-V; {
w 3d\0ub do
j]Ua\|t {
]!-R<[b
6 act(t);
f~iML5lG }
Xky@[Td* while (cd(t));
wOM<XhZ return 0 ;
w'XSb.\)_m }
vC-[#]< } ;
T7s+9CE 2_I+mQ -G!6U2*# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`|JI\&z 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。
I*9Gb$]= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
BiE$mM 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。
#4lHaFq 下面就是产生这个functor的类:
=x oBC&u
HFv?s u{pTva template < typename Actor >
YpiRF+G
class do_while_actor
J]\s*,C& {
flPZlL Actor act;
vj(@.uU) public :
sgD@}":m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hsz$S:am x@Sra@ template < typename Cond >
%Au T8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
nE^wxtY } ;
k=FcPF" pBvo M={2! sq48#5Tc^r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~{9x6<g! 最后,是那个do_
'%:5axg?] z(jU|va{_1 9M;I$_U`vj class do_while_invoker
{#0Tl {
% hNn%Oy:E public :
<w;D$l}u template < typename Actor >
Lq%[A*`^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Od*v5qT;$ {
P mC82" return do_while_actor < Actor > (act);
VBhE{4J }
?3n=m%W,J* } do_;
qPp]K?. 2,+@#q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rdFs?hO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pDP33`OFh 最后来说说怎么处理break和continue
<%he
o 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。
rT o%=0P 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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