一. 什么是Lambda
!V;glx[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pj9s=}1 ' 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,
e`D? x1- /2e,,)4g qx\P(dOUf ;tu2}1#r class filler
lC(g&(\{ {
QF`o%mI public :
uNRT@@oCq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
G .k\N(l } ;
[I7([l1Wvd #^&.*'z%z
66s h r 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
e.ksN 8ORr /A~+32B #mcU);s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Kf-rthO AT]Ty TdH~sz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9J'3b < h9L/.>CX >n^[-SWJCT sOLR *=F{ 二. 战前分析
&24z`ZS[w6 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。
h9 &V
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
hz_F^gF v"a.%"oN8 O:3DIT1#> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n32.W?9 /* --------------------------------------------- */
esVZ2_eL vector < int *> vp( 10 );
v\?J$Hdd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ffp<|2T2_ /* --------------------------------------------- */
MW6KEiQ" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fKZgAISF /* --------------------------------------------- */
koAM",5D int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jIs2R3B /* --------------------------------------------- */
y?s8UEC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Nt#a_ /* --------------------------------------------- */
'+{dr\nJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l]o)KM< PC}m.tE SQd`xbIuL iNAaTU 看了之后,我们可以思考一些问题:
z7P]g
C$\ 1._1, _2是什么?
=q-HR+ 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。
^U4|TR6mub 2._1 = 1是在做什么?
Z6vm!#\ 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}3j^Yu 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。
19t' {b6g!sE vz_ZXy9Z 三. 动工
/4Lmu+G4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?nAKB5= #Qp.O@e E@F:U*A6% xz$S5tgDQK template < typename T >
@0>3)) class assignment
/Aq):T T {
2dF:;k k T value;
N%.DjH public :
5{&<X.jv assignment( const T & v) : value(v) {}
[d_sd template < typename T2 >
zsx12b^w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WrGz` } ;
sR1
&2hB br9`77J8 ?) ~j>1"S 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$ (gR^L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@GiR~bKZ t[ZumQ@HC !F|iL k5@_8Rc class holder
hoQ?8}r: {
c.\J_^ public :
fii\&p7z template < typename T >
-^JGa{9* assignment < T > operator = ( const T & t) const
*I}_B\kY {
*G{Zo*2<
i return assignment < T > (t);
G
Riu] }
Q4;br?2H } ;
UT9=S21 HGgw<Os-k 92k}ON 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:
-~HlME*~f e]+ [lq\p@ static holder _1;
c[Mz#BWG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DjT ekn M\s^>7es for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Qp?n0WXZ 而不用手动写一个函数对象。
^gdg0y!5~ LEJ7. 82 E5%ae (M^ 63$ R') 四. 问题分析
2ju1<t,8) 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。
}fo?K|Xx 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。
RhJL`>W` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2,>q(M6,EA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Yb|zE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z^f-MgWG CDcs~PR@B 五. 问题1:一致性
h ,@x5q>g 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?|
&\C{,:[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T_}\ _l?5GLl_F$ struct holder
^/Hj^4~_U {
wBcDL/(> //
DOXRU5uP3 template < typename T >
~~ON!l9n T & operator ()( const T & r) const
>oc7=F<8lS {
Lh &L5p7 return (T & )r;
} V4"-;P }
*ihg' } ;
w?AE8n$8 n#N<zC/ 这样的话assignment也必须相应改动:
;e0>.7m dBG]J18 template < typename Left, typename Right >
'Ph4(Yg class assignment
K@{jY\AZNx {
<EI'N0~KG Left l;
T
T0O % Right r;
Y54*mn public :
v]*W*; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,>(M5\Z/c template < typename T2 >
H[x 9 7r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ji(S ?^ } ;
D0QXvrf .)Se-' 同时,holder的operator=也需要改动:
r _r$nl q9Y0Lk template < typename T >
UhCd, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(6\A"jey\x {
,ASY
&J5)7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
$^7&bQ }
cQPH le2 ]dDyz[NuvD 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
,)L.^< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&TbnZnv B0Z~L){i return l(rhs) = r;
V!KtF 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
y&__2t^u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TF^]^XS' 3iWLo Qm template < typename Tp >
t9pPG {1 class constant_t
nbpN+a% {
Zt` ,DM const Tp t;
Fr%KO)s2 public :
>5 5/@+^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Q)a*bPz template < typename T >
*pasI.2s# const Tp & operator ()( const T & r) const
N=+Up\h {
1 *-58N* return t;
vJq`l3& }
T
|j^ } ;
OClY,@ Eun%uah6c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r9vC&pWZ 下面就可以修改holder的operator=了
|E7]69=P h V8A<VT template < typename T >
Pq4sv`q)S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
SyYa_=En {
jEO; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\W@?revK }
sox90o 7 \O/=g6w|t} 同时也要修改assignment的operator()
9) YG)A~< "J{,P9P6 template < typename T2 >
5d4-95['_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
AARhGx|L< 现在代码看起来就很一致了。
HRw,D= jN {ED_ 六. 问题2:链式操作
YT:5J%" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N]=.I 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
uPp(l4(+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ohh 1DsB 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
OQsH,' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=q"3a9pb7 3> fuH'= template < typename T >
ja>T nfu struct result_1
[D?E\Nkk {
c&_3"2: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gh
0\9;h } ;
o4Ba l^=[ |F=^Cu, 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
W4| ;JmT.r QWP_8$Q template < typename T >
0s4j> struct ref
?D~uR2+Z {
1IsR}uLh typedef T & reference;
FQ 4rA 4 } ;
)i>KYg w template < typename T >
>%[W2L\' struct ref < T &>
5y~[2jB: {
UmJg-~ typedef T & reference;
B=p'2lla } ;
><DE1tG {M$8V~8D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
# \M<6n{ @rdC/=Y[ template < typename T >
fAm2ls7c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
lk'RWy"pw {
$H9xM return l(t) = r(t);
C/$IF M< }
lwB!ti 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。
s-DtkO
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l;C_A;y\ BdYh: 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
oc?VAF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&KB{,:)? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U9q*zP_jV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
xSf3Ir(, 最后的布局是:
.KD07 Add
YJ0[BcZ / \
0j yokER Divide 5
2,fB$5+ / \
8L@di Y _1 3
xphqgOc12, 似乎一切都解决了?不。
qnlj~]NV 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
npF[J x[ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
n-Xj> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
{J]|mxo 8,=$>@u template < typename Right >
(*1A0+S90 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^q6~xC,/ Right & rt) const
$OO[C={v[ {
-/</7I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v7R&9kU{ }
Il642#Gh 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(1o^Dn3 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。
6 qq7: 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。
Em7q@ 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。
wVVe L$28 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
jL8zH 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
/IC'R"V a 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
j{PX ~/ :8ZxO wwv template < class Action >
Q&J,"Vxw class picker : public Action
^/+sl-6/F {
?-f>zx8O public :
8+u8piG picker( const Action & act) : Action(act) {}
gM*s/,;O" // all the operator overloaded
PX'LN } ;
Dz{e@+>M zaZnL7ZJX Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
RD4)NN6y5} 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
40<&0nn u%pief template < typename Right >
8%4`Yj= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>&VL2xLy {
%L/=heBBd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s*IfXv }
6~}H3rvO} jz)H?UuDY Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
piP8ObGjy 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Rc4EFHL |}`5<a!6U template < typename T > struct picker_maker
(TE2t7ab|M {
=T-w.}27O typedef picker < constant_t < T > > result;
1bBK1Uw } ;
JvDsr0]\# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WdT|xf.Q& {
HZ}*o%O typedef picker < T > result;
gY9"!IVe+
} ;
<%z/6I
Af| 7'|PHQ? S 下面总的结构就有了:
j#& functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
xR:h^S^W ~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
?@1'WD t picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wGvgMZ ]?' 至此链式操作完美实现。
+RkYW*|$S ca=e_sg z7q2+;L 七. 问题3
(5> ibe 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。
sYXS#;|M >-P0wowL template < typename T1, typename T2 >
GHy#D]Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k3 l {
f[IchCwX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i.sq^]j }
guv@t&;t0 0R&
U18)y 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:
z (3"\ ^T 8|({
_Z template < typename T1, typename T2 >
vrzX%' struct result_2
j;)6uia*A {
qedGBl& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
MbfzGYA2~ } ;
eEQ[^i
qR qy 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?
yjd'{B9{ 这个差事就留给了holder自己。
(5~C
_Y PAHlj,n) 0Mg8{ template < int Order >
3ZlI$r( class holder;
>K
:"[? template <>
"NU".q class holder < 1 >
8(>.^667 {
c~xo@[NaS public :
yf) `jPM1< template < typename T >
-`OR6jd struct result_1
` a>vPW {
v=tj.Vg typedef T & result;
ozC!q)j } ;
a[n$qPm} template < typename T1, typename T2 >
`?JgHk struct result_2
QIK73^ {
pGY]VwY typedef T1 & result;
7X(]r1-+\ } ;
|Vi&f5p,@ template < typename T >
n#Roz5/U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4Umsc>yfK {
aLi_Hrb9 return (T & )r;
Z~c'h }
-kbm$~P template < typename T1, typename T2 >
@@83PJFid typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_wNPA1q0J {
LUck>l\l return (T1 & )r1;
N@6OQ:,[F }
Z=@) } ;
Jwd&[
O d&uTiH? 0 template <>
m> (h_j class holder < 2 >
SDHc[66' {
ex\W]5 public :
H@E ")@92 template < typename T >
_}OJPahw struct result_1
GQ2PmnV+ {
@b\ S. typedef T & result;
.vS6_ } ;
1?|6odc template < typename T1, typename T2 >
HhmVV"g struct result_2
vt@Us\fI {
`t0f L\T typedef T2 & result;
j yRSEk$ } ;
=nx:GT3&[ template < typename T >
H'{?aaK|t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[!@oRK=~ {
:z.Y$]F@ return (T & )r;
drKjLo[y }
MJ,ZXJXs template < typename T1, typename T2 >
xs!g{~V{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1Xr"h:U_X {
T_?nd T2 return (T2 & )r2;
QZ3(u<f }
HDVl5X`j' } ;
fu<2t$Cn> `E5"Pmg rA1r#ksQ 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> >。
`%M-7n9Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!?o$-+a| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^YR|WK Y 8A^jD(| return l(i, j) = r(i, j);
/;&+<
} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vA"niO E0eQ9BXh return ( int & )i;
^8NLe9~p3? return ( int & )j;
HCG@#W<wc 最后执行i = j;
B>Cs&}Y! 可见,参数被正确的选择了。
q^1aPz $tCcjBK\ { ^2W>^ #)0Tt>d6 y168K[p 八. 中期总结
:X1cA3c! 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:
t{SMSp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(X(1kj3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T5Sg2a1& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xN3 [Kp 8b:clvh &.Latx Ji6`-~ k L;
q)8Pb ?#m<\]S< 九. 简化
AL]h|)6QpC 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。
pSQCT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zD2.Q%`IM 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:
a,~D+s;^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sr+gD*@h +-*/&|^等
5BHOHw D{ 2. 返回引用。
dGsS<@G =,各种复合赋值等
3G%wZ,)C 3. 返回固定类型。
z0 2}&^Zzk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/&$"}Z6z 4. 原样返回。
TTZ['HP
oI operator,
1a&/Zlr 5. 返回解引用的类型。
5'X74` operator*(单目)
M_h8#7 {G 6. 返回地址。
U.RW4df%E operator&(单目)
lMBX!9z 7. 下表访问返回类型。
\ I^nx+l operator[]
W ""*hJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9K ;k% operator<<和operator>>
4r1<,{gCS NTm<6Is` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
RQ^m6)BTo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CYt jY~ |
"Jx template < typename Left >
j?\$G.Y struct value_return
>'aG/( {
d$fvg8^ template < typename T >
"($Lx struct result_1
7-".!M {
6[*;M typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4[TS4p } ;
VyecTU"W C5es2!^-]O template < typename T1, typename T2 >
K/vxzHSl struct result_2
894r;UA7 {
q Vm"f,ruo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4D^ M<Xn } ;
=`qRu } ;
x0\e<x9s -uA 3Y Z}8k[*. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]By0Xifew |*^8~u3J" 下面我们来剥离functor中的operator()
uW}Hvj;0a* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M=5d95*-} ;w`sz. return l(t) op r(t)
*A?8F"6> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{ExII<=6 return op l(t)
h@*lWi2K7 return op l(t1, t2)
qDnCn H return l(t) op
nnt8 sf@\ return l(t1, t2) op
i`[#W(m return l(t)[r(t)]
5vD3K!\u return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J| SwQE~ 6OL41g' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
YBX)eWslK 单目: return f(l(t), r(t));
(U|)xA]y! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XC|*A$x, 双目: return f(l(t));
)v%l0_z{ return f(l(t1, t2));
z,pNb%*O 下面就是f的实现,以operator/为例
-#LjI. CO-Iar struct meta_divide
5>k>L*5J {
wgY6D!Y template < typename T1, typename T2 >
9p<:=T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[34zh="o {
1ZT^)/ G return t1 / t2;
Wrmgu}q }
3A-*vaySV } ;
Hm>-LOCcl Hx$.9'Oq\Q 这个工作可以让宏来做:
bqSMDK h`=r)D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
oZgHSR RL template < typename T1, typename T2 > \
kMM'[w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,09DBxQq, 以后可以直接用
wGg0hL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}FrEF\}]_7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'%R<" (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
~gP7s_qr{ qQ^d9EK'?~ swttp` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]k[x9,IU\y H#OYw#L"u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%/5 1o6a class unary_op : public Rettype
F8;mYuA {
6DB0ni Left l;
d$w(-tV42 public :
~i%-WX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1\/{#c 9I85EcT^4" template < typename T >
_=pWG^a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4S tjj!ew {
0; 7#ji
return FuncType::execute(l(t));
Z a!
gbt }
`19qq] U_]=E<el template < typename T1, typename T2 >
B`i$Wt<7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j_p`Ng {
z)
:ka"e return FuncType::execute(l(t1, t2));
69>/@< }
ymYBm:" } ;
:$Q`>k7A 1Pm4.C) V\0E=M*P 同样还可以申明一个binary_op
I!P4(3skAB 8) HBh7/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]%
K'
fXj$ class binary_op : public Rettype
2`EVdl7B] {
1B 5:s,Oyj Left l;
\wYc1M@7V Right r;
qe<Hfp/p public :
"Ht'{ & binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XIKvH-0& 5$kdgFq( template < typename T >
J96uyS* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C0QM#"[ {
oe9lF*$/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
V@[rf<, }
m^<p8KZ :5J_5,?;` template < typename T1, typename T2 >
p}uncIod typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pr_>b`p6 {
9YD\~v;x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
eeM?]J- }
8] `Ru5nd } ;
\Wr,<Y wjrG7*_Y4v M%I@<~wl 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
Xwt`(h[u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M*w' 1fT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Jd_;@(Eg= 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。
^ *0'\/N& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<`)iA-Df;9 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。。。
L_Q S0_1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(!3;X"l 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)
8#w)X/ 下面是修改过的unary_op
7b, (\Fm ZIDbqQu template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_|A+) K class unary_op
{]^O:i" {
d1c0l{JV3
Left l;
:S -";.:" DN_W.o public :
RO.U(T <F(><Xw,-4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:Wc_Utt Qs%B'9") template < typename T >
B2Z_]q$n* struct result_1
rOcg+5 {
Y]Vq\]m\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BRzfic:e } ;
0J9D"3T) \vRd} template < typename T1, typename T2 >
pvF-Y9Xb struct result_2
^nNitF
{
[ *>AN7W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>P=Q #;v } ;
MjD75hIZ l$XPIC~H template < typename T1, typename T2 >
Yf}xwpuLk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*z8|P#@ {
0^3+P%(o@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\~~ }N4 }
sI LSey5` nL-K)G, template < typename T >
,[e\cnq[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SwW['c'*]B {
-1u9t4+` return OpClass::execute(lt(t));
.4-,_`T? }
n}?wVfEy \)/yC74r7( } ;
!5Sd2<N y >+mc7n ?!'ZfQ:zK 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
iM]o"qOQm 好啦,现在才真正完美了。
Nd@~>&F 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ef)yQ *F`A S> template < typename Right >
,r8Tbk]m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oD.r`]k {
_S`o1^Ad return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CU)|-*uiK }
3\:y8| 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。
'hqBo| &JP-O60 5Qh?>n>* !mMpb/&&S bB}5U@G| 十. bind
`5~3G2T 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。
rsXq- Pq* 先来分析一下一段例子
p B;3bc 5d\q-d !?!C'-ps int foo( int x, int y) { return x - y;}
5ZY<JA3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ye}p~& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>e,mg8u6$ 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。
$I9qgDJ) 我们来写个简单的。
&--ej|n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)#iq4@)|g 对于函数对象类的版本:
?OlV"zK 7 msAhz template < typename Func >
$F'>yop2b struct functor_trait
DA&?e~L&H {
Np+&t} typedef typename Func::result_type result_type;
hrGH}CU" } ;
@]aOyb@ 对于无参数函数的版本:
"vZ!vt#'Y Qnd5X`jF# template < typename Ret >
RsJ6OFcWV struct functor_trait < Ret ( * )() >
Yz$3;
{
jPZaD>! typedef Ret result_type;
67SV~L#%O } ;
n\z,/'d" 对于单参数函数的版本:
Z|"p*5O, j _L@U2i template < typename Ret, typename V1 >
,#?uJTLH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T"7~AbgNU {
$(e#aHB typedef Ret result_type;
X;v$5UKU } ;
mZz="ZLa: 对于双参数函数的版本:
4(Iplo*Ys@ G uQ=gN template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UFAL1c<V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Xce0~\_A {
>K9#3
4hP typedef Ret result_type;
mE%$HZ} } ;
_j?e~w&0b 等等。。。
_WX tB# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
l>*"mh jO*l3:!~ \ template < typename Func >
UhA"nt0 struct func_return
@c9^q>Uv {
R218(8S template < typename T >
B/~%h | struct result_1
&`0/CV {
YW u cvw& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4lhw3,5 } ;
@Z>ZiU,^ c:Wze*vI; template < typename T1, typename T2 >
<Rh6r}f struct result_2
|sRipWh {
Mi'8
~J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&nBa=Enf } ;
9$`lIy@B } ;
AL#4_]m' _4^R9Bt l2N]a9bq@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
iY"l}.7) \%^%wXfp template < typename Func, typename aPicker >
]BR,M4 class binder_1
U!U$x74D5 {
sBrI}[oyx Func fn;
?T+q/lt4 aPicker pk;
ZaNQpH. public :
U- )i+}Ng J{^RkGF template < typename T >
Y%`xDI struct result_1
b[V^86X^ {
A\8}|r(>9E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K2%w0ohC } ;
,^#yo6- |$5[(6T| template < typename T1, typename T2 >
#9K-7je;j struct result_2
ME'|saP {
_6ay-u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k'0Pi6 } ;
6 G=j6gK%P M1KqY: 9E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-D6exTxh" vWGwVH/K template < typename T >
HRB<Y
mP@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"
Hd|7F'u= {
YnLErJ return fn(pk(t));
\hCH>*x< }
{%_L=2n6 template < typename T1, typename T2 >
"etPT@gF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j~*L~7 {
W.kM7z>G return fn(pk(t1, t2));
6{txm+U }
_a1x\,R|DB } ;
)"pF R4 uu`G 2[t S~|T4q( 一目了然不是么?
@')[FEdW 最后实现bind
9-MUX^?u 7hsGu a 5LOo8xN template < typename Func, typename aPicker >
,cNLkoN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
KZ/=IP= {
K'GBMnjD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/~3r;M }
H)n9O/u aA,!<^&} 2个以上参数的bind可以同理实现。
K.0:C`C 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Hw4%uS==V M3q|l7|9 十一. phoenix
x)@G;nZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%f]:I ?!+MM&c-n for_each(v.begin(), v.end(),
P'_H/r/# (
0\e IQp do_
wp&=$Aa)' [
I1X-s cout << _1 << " , "
EKO[ !, ]
AB4(+S*LA .while_( -- _1),
UeRj< \"Q cout << var( " \n " )
D|{jR~J)xK )
HPZ}*m' );
Ftr5k^! ')$+G152 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4qk9NK2 U 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
9gmW&{6q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!_Wi!Vr_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a24"yT o7$'cn \ZkA>oO". template < typename Cond, typename Actor >
;XBI{CW class do_while
]iUxp+ {
h5^Z2:# Cond cd;
,LnII Actor act;
OOo3G~2r public :
k=jk`c{<[ template < typename T >
r8xv#r 1 struct result_1
Y/*mUS[oa {
h%uZYsK typedef int result_type;
2%_vXo=I } ;
4GX-ma, p"KFJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T:=lz:}I fSokm4]vg template < typename T >
E
S // typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!*7 vFl {
)84 ~ugs do
l`f/4vy {
N$U$5;r~` act(t);
NeE
t }
q-}Fvel u while (cd(t));
3v1iy/ / return 0 ;
UdpF@Q }
<4HDZ{"M } ;
zo4qG+>o Y!nJg1 3`t%g[D1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PoxK{Y 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
^rifRY-,yO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
xe^Gs]fm 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
7+\+DujE$ 下面就是产生这个functor的类:
=4FXBPoQK ;wz^gdh; Utnr5^].2O template < typename Actor >
ww],y@da class do_while_actor
R}*_~7r5 {
8Djc
c
z Actor act;
*%%g{
3$ public :
VHIOwzC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0Ziw_S\d&s P\1L7%*lU template < typename Cond >
;V *l.gr'2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a,k>Q` } ;
i3@)W4{ ~a ]+#D x|pg"v&[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_( {hc+9p 最后,是那个do_
Vf]
"L.G A#EDkU,
1H6<[iHW class do_while_invoker
"@iK'
c^ {
:bwjJ}F public :
y1dDO2mA template < typename Actor >
n*[XR`r} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;:\<gVi: {
<G|(|E1 return do_while_actor < Actor > (act);
fF7bBE)L/| }
`d5%.N } do_;
RI(DXWM|h 9]f!'d!5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
tX_R_]v3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a7r%X - 最后来说说怎么处理break和continue
;f#v0W`5 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。
PQ5QA61 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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