一. 什么是Lambda
z/JoUje 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
KtT.WHr(m 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,
<Rs#y: h\oAW?^ u,zA^% x>>#<hOz[ class filler
'IorjR@40 {
-8L22t public :
x[mxp/
/P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I9! eL4e } ;
Z~g I ) o -< 5< \m3'4# 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:
rjmKe*_1V *K9I+t"g 0W asE1t| [-Zp[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]Qo.X~] nkKiYr 1'skCR|!< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^i"C%8 9,?\hBEu vybQ}dscn yIm@m[B;
二. 战前分析
9uXu V$. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
U>q&p}z0H 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
AN!MFsk Sv*@ 3x ISQC{K']J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}Pm>mQZ}, /* --------------------------------------------- */
uS9:cdH vector < int *> vp( 10 );
]!u12^A{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AM L8.wJ /* --------------------------------------------- */
jlmP1b9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!Gv*iWg /* --------------------------------------------- */
_(CuuP$`I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%X)i-^T /* --------------------------------------------- */
i[:S *`@S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2v!ucd} /* --------------------------------------------- */
*WSH-*0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%+WIv+< 'Zq$W]i -hM
nA)+ u
N%RB$G 看了之后,我们可以思考一些问题:
_eB?G 1._1, _2是什么?
ep"YGx[V 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
64Ot`=A" 2._1 = 1是在做什么?
GVFR^pzO 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。
)$V &Nf
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
vepZod}D q<Zdf ;5wmQFr 三. 动工
`w_?9^7mH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&cjE+ =)56]ki} U'pm5Mc\q Zk#^H*jgx template < typename T >
tEz6B} class assignment
P;&rh U^[ {
oDyrf"dl T value;
-Cb<T"7 public :
Sm(QgZO[4 assignment( const T & v) : value(v) {}
9Fe(],AzF template < typename T2 >
M`W%nvEDE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(S:+#v } ;
(BtavE 5lp
L$ 3xhv~be 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~R`Rj*Q2Y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;WQ@dC "J0,SFu: t@GPB]3[ A#s`!SNv class holder
8\-Q(9q( {
IAr public :
K^V*JH\G template < typename T >
{HV$hU+_)Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
*>Z|!{bI {
:n3)vK return assignment < T > (t);
m){.{Vn] }
\bt+46y@] } ;
jB8n\8Bs `={s*^Ta PZ/ gD 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%G%##wv: ^!]Hm&.a static holder _1;
+ahr-v^R< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!/4f/g4Ze ?Rc+H;x=f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wsn}Y-x 而不用手动写一个函数对象。
RP]hW{:U j @c
fR M@a?j<7P,m 4X2XSK4 四. 问题分析
SnK j:|bV 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
{(}Mu R 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%IS'R`;3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ALw5M'6q0\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yVThbL_YJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7w7mE 4\HB rd#P 五. 问题1:一致性
h&7]Bp 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
=<-tD< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
55vpnRM o.tCw\M$g struct holder
LGN,8v<W( {
ETP}mo //
X\SZ Q[gN template < typename T >
M\wIpRD, T & operator ()( const T & r) const
xCH,d:n= {
L[zg2y return (T & )r;
iST r;>A }
Q K0 } ;
Vp
$] $or?7 w> 这样的话assignment也必须相应改动:
}i1p&EN^ [/#c9RA template < typename Left, typename Right >
GyV3 ]Qqj class assignment
!F0MLvdX7^ {
g-=)RIwm Left l;
tt=?*n Right r;
$tyF(RybG public :
?iH`-SY assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,jWMJ0X/N= template < typename T2 >
i/rdPbq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/#Y)nyE
} ;
M.K-)r, 73/kyu-0% 同时,holder的operator=也需要改动:
s)$N&0\ -Iz&/u*}f template < typename T >
U;n$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7%Zl^c>q {
4!Ez#\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
`d#l o }
F]~ rA! g1 ScrE tN 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。
! /Z{uy 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=
GirUW D **rA/*Oc return l(rhs) = r;
`"v5bk 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。
&sL(|>N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@;}bBHQz{p eqcV70E8cK template < typename Tp >
%dTkw+J class constant_t
C+-GE9= {
hR3lo;' const Tp t;
qr%9Sdvx public :
"J]_B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7<[p1C*B template < typename T >
o+W5xHe^1 const Tp & operator ()( const T & r) const
]=p@1 {
16MRLDhnD return t;
*loPwV8 }
2=X 2M } ;
-ea>}S 8P r H"pI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=whZ?,u1 下面就可以修改holder的operator=了
0uzm@'^ 4C^;lK template < typename T >
P"0S94o:5J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V,bfD3S3 {
'~i}2e. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
wZVY h }
ua1ov7w$] BP2-LG&\ 同时也要修改assignment的operator()
@cPb*
f3e#.jan template < typename T2 >
((A]FOIbO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U@+
@Mc 现在代码看起来就很一致了。
uR{HCZ- \1'3--n 六. 问题2:链式操作
(OT /o&cQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3*$A;%q 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。
)xiiTkJd5 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。
5Qhu5~,K 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。
~dfc 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6_/691 Z]l<,m template < typename T >
R6HMi#eF struct result_1
<}-[9fW {
Pg"
uisT#> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9Vz1*4Ln } ;
O(;K]8 hK9Trr wau 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:
Dt)\q^bH) knX0b$$ template < typename T >
6>v`6 struct ref
J&}/Xw) {
Pl<r*d)h typedef T & reference;
6\ /x } ;
~H/|J^ J template < typename T >
yiGq?WA7 struct ref < T &>
j<>|Hi
#` {
^,')1r, typedef T & reference;
24"Trg\WK[ } ;
tLe!_p) Q=J"#EFs 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H];|<G ^RytBwzKM template < typename T >
Rk.YnA_J6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Rkm1fYf {
WS8m^~S@\ return l(t) = r(t);
<jF]SN }
cc7*O 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。
^D\1F$AjC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xc[@lr IW3ZHmrpA 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
]&\HAmOQS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xaSvjc\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
5bM/
v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Zpg/T K 最后的布局是:
X=_pQ+j`^ Add
wEENN_w / \
02:] Divide 5
A,i.1U"w8 / \
e> ~g!S}G _1 3
b{<qt}) 似乎一切都解决了?不。
q}>1Rr|U` 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。
Htn=h~U`z 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。
,~8:^*0s 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:
!/+ZKx("9 i`/_^Fndyu template < typename Right >
q\ FF)H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yjUZ40Dq Right & rt) const
Ov"]&e(I[ {
`rsPIOu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Mg;%];2Nt }
5G=<2; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8A}w}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。
tGnBx)J| 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。
#pu6^NTK 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。
6M9t<DQV 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。
lP& 7U 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?
:8aa #bA 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:
^%|,G:r OQMkpX-dH template < class Action >
P:h;" class picker : public Action
J$ {
p3ox%4 public :
exw~SvT3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
,gGIkl& // all the operator overloaded
&C<K|F!j! } ;
cHOtMPyQ MTo<COp($ 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。
+aaj3m 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:
73B,I 0U ehk5U,d template < typename Right >
vN:gu\^- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8uq^Q4SU {
L;zwqdI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k8H@0p }
|D+"+w/ d4KTwn5g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I
Y%M5(&Q 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。
n2&*5m&$ W1'F)5(?7 template < typename T > struct picker_maker
uKc x$ {
7S$Am84% typedef picker < constant_t < T > > result;
eqbQ,, & } ;
>)*'w! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\MBbZB9@ {
2g5i3C.q$ typedef picker < T > result;
koOkm:(, } ;
$U%M]_ r/zuo6"5 下面总的结构就有了:
^Pl(V@ 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。
?q a 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:$Lx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F: %-x=q 至此链式操作完美实现。
ly"Jl8/< pgbm2mT9
0$)s? \ 七. 问题3
q1ybJii 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。
i!g}PbC[ h}-}!v template < typename T1, typename T2 >
`G*7y7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I?`}h}7. {
j8n_:;i* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`)V1GR2
ES }
<=.0
P/N F5UvD[i 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:
8:=&=9% oV"d%ks template < typename T1, typename T2 >
xxjg)rVuy struct result_2
biAI*t {
sd4eJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X`#,*HkK } ;
oSVo~F Gl8D
GELl; 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?
rR`'l=,t 这个差事就留给了holder自己。
\kSoDY`l& 3ARvSz@5 BS3Aczwk template < int Order >
,=sbK?& class holder;
mGx!{v~i& template <>
<Sds5 d class holder < 1 >
+B(x:hzY9 {
,fWQSc\} public :
1Q_ C template < typename T >
vHR-mQUs struct result_1
CTawXHM {
Q{%2Npvq typedef T & result;
dRwOt } ;
:"m~tU3& template < typename T1, typename T2 >
(w4w struct result_2
}/tT=G]91 {
7$3R}=Z`\q typedef T1 & result;
eC%uu } ;
=5:L#` . template < typename T >
z4t.-9(C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$t*>A+J {
W|@7I@@$" return (T & )r;
s5/5>a V }
;+v5li template < typename T1, typename T2 >
6Gt~tlt:L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9%fd\o@X {
oCtg{*vp return (T1 & )r1;
$cl[Qcw }
;]*V6!6RR } ;
wQ1_Q8 :Z 'Br:f_} template <>
y 98v class holder < 2 >
s|er+-' {
qHwHP 1 public :
'ec G:B`S template < typename T >
5zk<s`h struct result_1
E :gS*tsY {
w+A:]SU typedef T & result;
Skb,cKU } ;
5L ]TV\\ template < typename T1, typename T2 >
'XW[uK]w) struct result_2
:Y? L* {
;8F|Q<`pV typedef T2 & result;
j
/d?c5 } ;
(<M^C>pldf template < typename T >
?yAp&Ad typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+65OR'd {
)1CYs4lp return (T & )r;
)"( ojh }
8aDSRfv* template < typename T1, typename T2 >
hz:^3F`>/& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$'Pn(eZHGv {
q%H`/~AYM return (T2 & )r2;
G.j R }
S8=Am7D]1 } ;
$ghAC V[9#+l~# * SAYli+@ 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> >。
bx!uHL= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9NUft8QB 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\R"} =7 'K|Jg.2 return l(i, j) = r(i, j);
k8>(-W"A 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}s*H|z mT]+wi& return ( int & )i;
8]SJ=c"}Xf return ( int & )j;
$? 'JePC 最后执行i = j;
'*4>&V.yX 可见,参数被正确的选择了。
Iw07P2 i4sd29v D8S?xK 7[ WUC-*( 0wFa7PyG? 八. 中期总结
L&D+0p^lI 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:
P<.
TiF?@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
aJ!(c}N~97 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+jpaBr-O# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$x5,Oe n b*;zdGX.A9 N3M:|D f82$_1s^ {J aulg ?nVwT[ 九. 简化
Vki'pAN 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。
5,Q3#f~! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<V> [H7 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:
rwZI;t$hf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
tQ:g#EqL9B +-*/&|^等
tVAWc$3T 2. 返回引用。
C(=$0FIR =,各种复合赋值等
h;q=<[h\ 3. 返回固定类型。
.2K4<UOAbm 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,5Vc
4. 原样返回。
>rbHpLm1` operator,
~ RdD6V 5. 返回解引用的类型。
'7'*+sgi$ operator*(单目)
Mx-? & 6. 返回地址。
,H_b@$]n8 operator&(单目)
7m4gGkX#r 7. 下表访问返回类型。
"PFczoRZ operator[]
E?VPCx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0r4,27w operator<<和operator>>
&1=Je$, rLkUIG 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。
9EPE.+ns 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v jTs[eq> "7]YvZYu0 template < typename Left >
>DFpL$oP struct value_return
n;Nr[hI {
*qX! template < typename T >
'ycr/E&m{ struct result_1
>e
g8zN {
t)#dR._q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9/8#e+L } ;
+*I'!)T^B S":55YQev! template < typename T1, typename T2 >
#!A'6SgbkM struct result_2
qw#wZ'<n {
<yoCW?# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
iRbTH}4i } ;
Lip(r3 } ;
U<pGP pCB^\M%* &-S;.} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
BLepCF38 U-U^N7 下面我们来剥离functor中的operator()
"7> o"FQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.5S< G)Ja
g6s&nH`Z2 return l(t) op r(t)
)2nx5" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D.!ay>o0# return op l(t)
5B|&+7dCw return op l(t1, t2)
P!6v0ezN return l(t) op
G{ |0} return l(t1, t2) op
*A^j>lV return l(t)[r(t)]
S=
NG J0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
31y>/*} nnzfKn:J 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:
jfLkp>2E' 单目: return f(l(t), r(t));
|D@/4B1P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#hKaH - j 双目: return f(l(t));
B-R& v8F return f(l(t1, t2));
"k;j@ 下面就是f的实现,以operator/为例
)}Vb+ Bql5=p struct meta_divide
_v[yY3=3 {
~o<+tL template < typename T1, typename T2 >
B}:/2?gQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$!'S7;*uW {
`4xnM`:L" return t1 / t2;
'aN`z3T }
bu2@~ } ;
UY ^dFbJ _,"?R]MO 这个工作可以让宏来做:
)335X wA+ b0PQ;?R#V #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vp[;rDsIJ$ template < typename T1, typename T2 > \
LR(Q.x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N!W# N$ 以后可以直接用
EgYM][:UU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
M0B6v}^H 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
"X[sW%# F (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。。。)
/Ezx'h3Q
2\b 2W_ x;F^7c1 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
B#A
.-nb #"T< mM7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ej[:!L class unary_op : public Rettype
@5[9iY {
Tc3~~ X Left l;
nEG+TRZ)\ public :
0\y{/P?I$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fQ[&
^S$ [|vE*&:uO template < typename T >
y^ij u( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LH@xr\^ {
z#j)uD return FuncType::execute(l(t));
Ala~4_" WL }
lDWg%pI+ +WH|nV~lQ template < typename T1, typename T2 >
,A{'lu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*GGiSt {
*EB`~s return FuncType::execute(l(t1, t2));
^D}]7y|fm }
e@`"V,i } ;
ZCcKY6b sOf;I]E| 1DTA Dh0 同样还可以申明一个binary_op
id" -eMwp w,s++bV;L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+L]$M)*0& class binary_op : public Rettype
TV['"'D&i {
cu@i;Hb@ Left l;
4/Mi-ls_ Right r;
fOHgz,x= public :
2omKP,9,2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AB:JXMyK MS=zG53y template < typename T >
iC.k8r+~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MjNq8'$" {
d%EUr9~? return FuncType::execute(l(t), r(t));
{,9^k'9 }
$vR#<a,7> q!O B?03n template < typename T1, typename T2 >
]zt77'J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jG E=7 {
{\P`-'C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>QcIrq%= }
Vzmw%f)_+ } ;
7<Yf L3@upb
%77X/%.Y 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
z2
m(<zb 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
I\8F.J1_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Jfe<$-$$7 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。
Ed>Dhy6\r 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Nr(t5TP^ 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。。。
YWK|AT-4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2X)n.%4g$; 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)
2BGS$$pP 下面是修改过的unary_op
rZi\ )o;oOPT! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`zw^ WbCO{ class unary_op
Ocp`6Fj {
oZ!1^o3V Left l;
ElK7jWJ+ `p'(:W3a public :
tW8&:L,m lR8Lfa*/7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jI;iTKjB( Z+%w|Sx template < typename T >
dln1JZ! struct result_1
:,f~cdq= {
;dR4a@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ALO0yc } ;
})#SjFq<V iL6Yk @ template < typename T1, typename T2 >
y+"6Y14 struct result_2
*i)3q+%. {
Af`qe+0E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6`JY:~V" } ;
c2o.H!> -yJ%G1R template < typename T1, typename T2 >
"N*bV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dU"ca|u {
iu$:_W_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N6%wHNYZ }
MJ..' $>TC 6A;,Ph2 template < typename T >
7+Z%#G~T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g)M"Cx. {
hUo}n>Aa return OpClass::execute(lt(t));
>69- [#P! }
6 *GR_sMm Ks>l=5~v| } ;
S5(VdMd"^ kHhxR;ymA7 {)5tov1 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]Z() "D 好啦,现在才真正完美了。
|vUjoa'.7E 现在在picker里面就可以这么添加了:
v&]k8Hc- ~5@bWJ template < typename Right >
O`rKxP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_Xe"+ {
mFa%d8Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\kS:u}Ip! }
oz[Mt
i* 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。
H-g
CY|W +WTO_J7 qH9bo-6 M. o}? # ^q87y 十. bind
,g~Iup 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。
t8:QK9|1 先来分析一下一段例子
m~;}8ObQE R<eD)+ IJQ"
*; int foo( int x, int y) { return x - y;}
5%#V>|@e# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
nPRv.h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
xJ(}?0h-X 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。
n8RE 我们来写个简单的。
rFLm!J] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wnr<# =,I' 对于函数对象类的版本:
DN 0`vl{* ]K!NLvz template < typename Func >
+!JTEKHKH struct functor_trait
(l_/ HQ32 {
5BAGIO<w typedef typename Func::result_type result_type;
dZ6P)R } ;
6Qw5_V^0o 对于无参数函数的版本:
Py^fWQ5I~% +v{g' template < typename Ret >
|J^}BXW'^) struct functor_trait < Ret ( * )() >
wOLA8UYW {
^NB\[ & typedef Ret result_type;
R[vA%G } ;
0YA 对于单参数函数的版本:
Po*G/RKu4W ??
2x* l1 template < typename Ret, typename V1 >
$O[$<D%H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|]UR&* {
N/V~>UJ0{* typedef Ret result_type;
HD~o]l=H } ;
1{Kv 对于双参数函数的版本:
ODFCA.
t 5==hyIy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DV!10NqUr struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@lhjO>@#I {
pW,)yo4 typedef Ret result_type;
7
/7,55 } ;
7]F@g}8 等等。。。
#e*jP&1S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9%&
=n ?K!^[aO}= template < typename Func >
/t|Lu@&:Xo struct func_return
HOSt0IHzty {
c_ Dg0 template < typename T >
bD:[r))#e struct result_1
$GJuS^@% {
&$NYZ3?9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/3KPK4!m } ;
O-,0c1ts !eP)"YWI3 template < typename T1, typename T2 >
$_Kcm"oj struct result_2
Yj{-|2YzL {
E'iN==p_: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m/bP`-/, } ;
EN-;@P9;C } ;
H/''lI{k) $VNj0i. Pr yR$ld.[uf 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jzb%?8ZJ |6o!]~&e$1 template < typename Func, typename aPicker >
pybE0] class binder_1
(kmrWx=
$ {
!4vepa}Y Func fn;
n]x%xnt aPicker pk;
UNF@%O4_T public :
r>_40+|& "STd ;vR template < typename T >
4r tNvf5` struct result_1
zXZXp~7) {
~kp,;!^vr typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i38`2 } ;
+[B@83 (,I9| template < typename T1, typename T2 >
T?k!%5,Kj struct result_2
,JqCxb9 {
B6-1q&
E / typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SSn{,H8/j } ;
)N3XbbV 8s9ZY4_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'B9q&k%< nw,XA0M3 template < typename T >
=Y
{<&:%( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qtlcY8! {
L]Dq1q8` return fn(pk(t));
M{4U%lk }
b<27XZ@ template < typename T1, typename T2 >
a&!K5( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m"f3hd4D_q {
3,y zRb return fn(pk(t1, t2));
tRVz4fk[G }
pg.BOz\'q } ;
K};~A?ET,h 1"S~#
P^^WViVX 一目了然不是么?
Y+nk:9 最后实现bind
' '<3;
jT*?Z:U L/xTW template < typename Func, typename aPicker >
NiBly picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0q o]nw {
;iO5
8S3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
k*K.ZS688 }
uJSzz:\ HlOn=>)< 2个以上参数的bind可以同理实现。
U(:Di]>{ 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。
4`/Td?THx 9 GtVcucN 十一. phoenix
>Vph_98| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
h'.B-y~c a`6R}|ZB for_each(v.begin(), v.end(),
qGdoRrp0Ov (
$ww0$ do_
;[B-!F> [
+'9E4Lpx cout << _1 << " , "
agd^ga3 ]
D9JHx+Xf> .while_( -- _1),
UIC~%?oIA cout << var( " \n " )
yrG=2{I )
S*V!t= );
q,T4-
E .&2~gA 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:
g4^3H3Pd 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
+?v2MsF'] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*nSKIDw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uc
Ph*M B &e'n< *~kHH template < typename Cond, typename Actor >
+vIsYg*#2M class do_while
c Rv#aV {
7;9 Jn Cond cd;
H>F j Actor act;
bD`h/jYv public :
#z =$*\u template < typename T >
]cM,m2^2 struct result_1
|ZG0E {
[LM9^*sG2V typedef int result_type;
1#KBf[0 } ;
^&KpvQNW_ C."\ a_p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;:
0<(!^* k:8NOx|s " template < typename T >
t"?)x&dS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dy]ZS<Hz8G {
<72q^w do
NA+7ey6 {
yX.; x 0 act(t);
5Z`f.}^w }
H'}6Mw%ra while (cd(t));
jI%glO'2 return 0 ;
,olP} }
yof8L WXx } ;
Nxr\Yey NqM=Nu\ "V`5 $ur 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nd }Z[) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
v8K`cijSS 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
;tC$O~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。
7Y5.GW\^ 下面就是产生这个functor的类:
F *1w8+ |t~*!0>3 nP_)PDTFp template < typename Actor >
ART0o7B class do_while_actor
BS3{TGn {
m(`O>zS Actor act;
6+4SMf3 public :
<c$rfjM+JU do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
iKu4s #,h0K template < typename Cond >
WAf"| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
C{~O!^2G } ;
7^<6|>j4 3mhjwgP<nn i,wZNX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
" c+$GS 最后,是那个do_
}#S1!TU " s}Oeu[ gYBMi)`RT class do_while_invoker
v.hQ9#: {
$LVzhQlD public :
[eFJ+|U9 template < typename Actor >
.DM-&P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ygc|9} {
K>TEt5 return do_while_actor < Actor > (act);
0\V)DV.i }
=#vJqA } do_;
_9'hmej qWJHb Dd 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t N4-<6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/ ;+Mz* 最后来说说怎么处理break和continue
Z!3R 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。
8nwps(3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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