一. 什么是Lambda
lIz"mk
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{x
s{ 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,
=JY9K0S~ wj/OYnMw }sZme3*J[ 8sLp! O;f2 class filler
b+,u_$@B {
qhc3 oRe public :
wpO-cJ!, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
46Vx)xX } ;
YQLp# (=,p"3^ ;vnG 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
\^i/: C[gy{40} 8V?O=3<a HsO4C)/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B/7c`V P
>HEV
a 0& 54xP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`L /\F, jw]~g+x#$ l*rli[No D=i)AZqMPp 二. 战前分析
9v=5x[fE 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。
hKj"Lb9] 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
Tapj7/0` %3!DRz fo@2@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l@Uo4b^4x /* --------------------------------------------- */
*DcJ). vector < int *> vp( 10 );
Lj`MFZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
gZ8n[zxf6 /* --------------------------------------------- */
hi^@969 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~RgO9p(dY /* --------------------------------------------- */
Sxa+"0d6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\4zb9CxOZ /* --------------------------------------------- */
O0[.*xG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2|8e7q: +* /* --------------------------------------------- */
Hx5t![g2K! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ckG`^< 9)}Nx>K ~H`~&? 3Uw}!>`% 看了之后,我们可以思考一些问题:
{a;my"ly 1._1, _2是什么?
c0h:Vqk- 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。
dz3chy,3 2._1 = 1是在做什么?
9Kf# jZ 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。
uY{V^c#mv 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。
ziPE(B J0K25w v0v%+F#>@ 三. 动工
8&+m5xS 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sTv;Ogs. %iMRJ}8(7 ruiAEC<Ej pu3ly&T#a_ template < typename T >
:!Ea.v class assignment
5'*v-l,[ {
d)d\h`=Z T value;
{kVhht]X public :
V}_M\Y^^; assignment( const T & v) : value(v) {}
\-i5b template < typename T2 >
%\<SSp^n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a$-:F$z } ;
;c};N(2 +a7J;-| rRgP/E#_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<Wqk5mR 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bLSXQStB N{rC#A3 fg}&=r C
0@tMB7 class holder
] /w:5o# {
w=Cqv~ public :
`q":i>FP2 template < typename T >
L!2BE[~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
+OM`c7M: {
EdgcdSb7 return assignment < T > (t);
lyZ[tP S }
k?[|8H~2C } ;
"eRf3Q7w: *|97 g*G( fZ8at 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:
z;fi }fzv9$]$ static holder _1;
rsSE*(T
t Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)}`3haG {6E&\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'a1%`rzm 而不用手动写一个函数对象。
VkKq<`t< LNm{}VJ% U TT 7a" q4Z9;^S 四. 问题分析
e;_ cC7 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。
CB&$tDi 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
'(N -jk 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^
hoz<Ns 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AC'$~4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9j6##@{ !>olD_ 五. 问题1:一致性
B6| g2Tt 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?|
X}UR\8g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^#:F8D SY: gr struct holder
YS7R8| {
IG}`~% Z //
iobL6SUZ template < typename T >
5 *w
a T & operator ()( const T & r) const
#a :W {
"otks\I< return (T & )r;
&2i3"9k }
7-*QF>w<a } ;
IYb%f T <|,0%bq)| 这样的话assignment也必须相应改动:
8
oK;Tzh P8Nzz(JF template < typename Left, typename Right >
XnBpL6"T` class assignment
Ry5/O?QL {
`F)Q= Left l;
\Pv_5LAo Right r;
^7cZ9/3 public :
wTT_jyH) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@%8Xa7+ template < typename T2 >
o'9K8q\1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aN\psg } ;
yW3X<
^g[,}t:/d 同时,holder的operator=也需要改动:
/ /ty]j #+X|,0p template < typename T >
;a]Lxx;- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}digw( {
SHM
?32' return assignment < holder, T > ( * this , t);
!`S`%\" }
BPFd'-O) *TacVp 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。
N;)Y+amg^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mQVc ZV GQZLOjsop return l(rhs) = r;
?k6PH"M 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。
E="FE.%A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=x8F!W}Bt< AYB
=iLa template < typename Tp >
8A|{jH74 class constant_t
0)c9X[sG {
A..,. const Tp t;
?2#!63[Kg public :
!>%U8A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OI=LuWGQE1 template < typename T >
A
(:7q4 const Tp & operator ()( const T & r) const
%D::$,;<< {
^iWcuh_n return t;
}8+rrzMUB }
kPh;SCr{ } ;
R`7v3{ hWzjn5w3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.kv/db 下面就可以修改holder的operator=了
$}{u6*u., urJ>dw?FI template < typename T >
7N@4c
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
35 Y#eU2] {
\t'v-x>2y5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)p,uZ`~v }
tcovMn' Cfizh@< 同时也要修改assignment的operator()
xjm|ewo |7ga9 template < typename T2 >
f?-=&||f78 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{i:5XL 现在代码看起来就很一致了。
&}TfJ=gj Q}a, f75 六. 问题2:链式操作
\
2cI=Qf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$jLJ&R=?] 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。
A7{l60(5 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。
^LA.Y)4C2% 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。
2>Uy`B|f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FQV]/ L&C<-BA/ template < typename T >
A578g struct result_1
c&A;0**K, {
--ED]S
8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5&&6e` } ;
$On /}_OCuJJ, 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
?DN4j!/$ e ]@Ex template < typename T >
(}$~)f#s struct ref
6mawcK:7 {
qDOJ;>I typedef T & reference;
2u0dn?9\ } ;
>a5M:s) template < typename T >
IaxzkX_48 struct ref < T &>
.EOHkhn {
XHKVs typedef T & reference;
(kECV8)2 } ;
(-lu#hJ`&r os\"(*dix 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
c0lVt)pr/ Dy>U=(S template < typename T >
^bVY&iXNu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_}_lrg}U {
R~jV return l(t) = r(t);
.Yl*kG6r }
a59l"b 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=xO q-M 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c)N&}hFYC k'_p*H 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
,n')3r _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8QFn/&Ql$B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
i.4L;(cg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v>vU]6l 最后的布局是:
&hK5WP6whW Add
5kwDmJy / \
5W0'r'{ Divide 5
^':Az6Z / \
\M]w I _1 3
rcc.FS 似乎一切都解决了?不。
!PCw-& 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。
=~Ac=j!q 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
?K<m.+4b*y 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:
rUunf'w`e1 l:!4^>SC template < typename Right >
bL=32YS assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/]/3)@wT Right & rt) const
:U5>. ): {
0:W*_w0Ge return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kNX(@f }
:#M(,S"Qq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.O\z:GrSZz 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。
R:*I>cRs 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。
x6,kG 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。
vXUrS+~x 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。
XxW~4<r 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?
(t.pM P4 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:
yFt'<{z[nL +vxU~WIV& template < class Action >
0:(`t~ class picker : public Action
_8Si8+j {
}2sc|K^ public :
8aCa(Xu(H picker( const Action & act) : Action(act) {}
y{Wtm7fnA // all the operator overloaded
AHws5#;$6* } ;
G0sg\] F,CQAgx 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。
T)o)%Yv 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:
`jR = X URW#nm? template < typename Right >
M5C}*c9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c;,jb {
DzLm~
aF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
buGYHZu }
Qtmsk:qm ~%Y*2i
f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_7SOl.5ZE 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
#]G$o?@Y=^ 8-cB0F=j_ template < typename T > struct picker_maker
H'uRgBjWJ {
2?LZW14$d typedef picker < constant_t < T > > result;
ArBgg[i } ;
axOdGv5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
e_6@oh2s- {
V Iof4?i typedef picker < T > result;
C\7qAR\ } ;
cdL$T6y <Bc J;X/ 下面总的结构就有了:
mw<LNnT{8 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
5S'89 r3m picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
XUUl*5^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
89F^I"Im( 至此链式操作完美实现。
dMsX}=EI< P,Fs7 Aa*UV6(v 七. 问题3
M*)}F 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!+T9NqDv[ wi]|"\ template < typename T1, typename T2 >
|H&2[B"l ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&3VR)Bxn {
o.5w>l!9K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sL;qC\S }
c ?mCt0Cg Bb];qYuCO 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
IfoeHAWX
BH0@WG7F template < typename T1, typename T2 >
\AOVdnM: struct result_2
DSyfF&uC {
4{rwNBj( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Pj_2y)^? } ;
>JVZ@
PV
H %&bO+$H3 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?
^8dJJ* 这个差事就留给了holder自己。
D@tuu]%p :)+|q ^9eJ)12pK template < int Order >
CuPZ0 class holder;
ysA~Nq@ template <>
$b;9oST class holder < 1 >
H kDT14 `& {
r8XY"< public :
W:{1R&$l template < typename T >
= >)S\Dfi struct result_1
a4FvQH#j {
kS[xwbE typedef T & result;
.63:G< } ;
j+Nun template < typename T1, typename T2 >
KFHn)+*" struct result_2
UJ1Ui'a(!! {
D0,U2d typedef T1 & result;
hVRpk0IJDK } ;
#KZ6S9>@ template < typename T >
Ji SJi? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hKb-l`KO {
me@4lHBR return (T & )r;
4w0 &f }
vBCQ-l<Ub template < typename T1, typename T2 >
W[A;VOj0$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fB[I1Z {
vINm2%*zJ return (T1 & )r1;
M(o?I} }
l)`bm/k]V } ;
W:8_S%~d P6*IR| template <>
yhQv $D,^f class holder < 2 >
b|t` )BF {
tUl#sqN_{ public :
F*rU=cu template < typename T >
LBT{I)-K struct result_1
R[5*]$(b {
T1?fC) typedef T & result;
s =Pwkte } ;
$-Q,@Bztq template < typename T1, typename T2 >
q%,q"WU struct result_2
Iz^~=yV) {
zh)qo typedef T2 & result;
N~L3
9 } ;
6rMGlzuRo template < typename T >
D]v=/43 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}s{RW<A {
r-'(_t~FT return (T & )r;
Iq.*2aff+ }
D1t@Y.vl template < typename T1, typename T2 >
&!#,p{}ccU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N~g@ {
a5C% OI< return (T2 & )r2;
&'9 Jy'(X }
Az[Yvu'< } ;
%CJgJ,pk> B25@6 #+V-65v 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oe,L&2Jz@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q~<$'j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gJ cf~@s
UN[rW0* return l(i, j) = r(i, j);
2 /O/h
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|=2E?&%? azKbGS/X return ( int & )i;
|H 0+.f; return ( int & )j;
~|kre:j9 最后执行i = j;
Au,xIe!t 可见,参数被正确的选择了。
% \Nfj)9 dQLR%i#P8 E#X1P #$pW `=^;q6f /PF X1hSu 八. 中期总结
-Wc'k 2oU 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
x0B|CO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=7pLU+ u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xTNWT_d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#n5q$ k/hE68<6i
CS2AKa@` qwJeeax H/'tSb /H&: 九. 简化
syhTOhOX 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。
?kvkkycI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p>7!"RF:U 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:
/Ps}IW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
';4DUhp +-*/&|^等
n_vopDMm 2. 返回引用。
2
>G"A =,各种复合赋值等
ycB>gd 3. 返回固定类型。
]@_M)[ x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A$vCm 4. 原样返回。
I_N(e|s\U operator,
fvccut;K 5. 返回解引用的类型。
7JNhCOBB operator*(单目)
W#!![JDc 6. 返回地址。
-I4-K%%B` operator&(单目)
'eg?W_zu 7. 下表访问返回类型。
&g;4;)p*8 operator[]
7bOL ,S 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;hU56lfZ)X operator<<和operator>>
bv,_7UOG ?<VahDBS+A OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
f@Mm{3&. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V4'G%!NY ,y@`= template < typename Left >
aGvD struct value_return
l&cYN2T
b {
C^I h"S template < typename T >
ciO^2X struct result_1
%cJ]Ds%V {
h3Kv0^{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EdxTaR } ;
zS*GYE(l^ (wLzkV/6 template < typename T1, typename T2 >
}<`Mn34@ struct result_2
0Pw?@uV {
=+ `I%>wc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{<%zcNKl^L } ;
4KF
1vw } ;
1HK5OT& ~_=ohb{ >v^Bn|_/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Z[:fqvXQ [X[d`@rXv 下面我们来剥离functor中的operator()
kr2V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}TD$! *X_CtjgF return l(t) op r(t)
8_WFSF^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>Z
ZX]#=I return op l(t)
0kP,Zj< return op l(t1, t2)
Av[L,4A return l(t) op
Rg~ ~[6G> return l(t1, t2) op
*l:5FTp return l(t)[r(t)]
sIpq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\AV6;;}& k6-.XW 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:
}l{r9ti 单目: return f(l(t), r(t));
$FUWB6M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AG6tt 双目: return f(l(t));
$$+6=r} return f(l(t1, t2));
ukBj@.~ 下面就是f的实现,以operator/为例
e(E6 t_ H ^P uC ( struct meta_divide
.hW_P62\# {
ZZqImB.Cz6 template < typename T1, typename T2 >
]l.y/pRP5[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:=x-b3U {
= BW>jD return t1 / t2;
l(|@ dp }
dE9xan } ;
N9IBw', WF#eqU*& 这个工作可以让宏来做:
ka3Jqy4[ sS#Lnj^`% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;\yY* template < typename T1, typename T2 > \
>
E;`;b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Wi ]Mp7b 以后可以直接用
@WVpDhG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ImQ?<g8$ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
`Cy-*$$ (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。。。)
Enr8"+.( S;[g0j KMZ:$H 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
gE8p**LT+ VE{[52 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{iiHeSD class unary_op : public Rettype
E?san;Ku {
g2p/#\D\J Left l;
aV3:wp]Gn public :
`PK1zSr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T^YdAQeE iW\cLp " template < typename T >
<}x_F)E[t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@#[<5ld {
tpp. 9 return FuncType::execute(l(t));
=9@{U2 =l }
!}fq%8"- .T0w2Dv/ template < typename T1, typename T2 >
Stqlp<xy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"i/ l' {
Oi#F return FuncType::execute(l(t1, t2));
xu[6h?u(h8 }
mEsOYIu{ } ;
Nb/W+& y f,{O%*PUA h ,;f6 同样还可以申明一个binary_op
?h)Z ;,} v:0. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$OMTk class binary_op : public Rettype
P+00wbx0 {
#=r:;,, Left l;
"bZ{W(h Right r;
qzq_3^66 public :
#T_m|LN7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B
^>}M E _d^&{j template < typename T >
MU2ufKq4) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8,Iil:w {
z/zUb`` return FuncType::execute(l(t), r(t));
nRq@hk }
/y/O&`X( .|x\6
jf template < typename T1, typename T2 >
)i@j``P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
It.G-( {
fW^\G2Fk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d%tF~|#A% }
'lwLe3.c } ;
4E[ 9)n+YV P9(]9np,, L|hsGm\ 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
c\.Hs9T > 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f?)BAah DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y>}dKbCN 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。
S !Dq8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,n&@O,XGy
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。。。
f4F13n_0X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
wxw3t@%mNm 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)
hxcRFqX" 下面是修改过的unary_op
9 -7.4!]I U1zcJl^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m]t`;lr< class unary_op
P~Ss\PT {
4LY
kK/: Left l;
-yKx"Q9F .ET@J`"M public :
$kPC"!X\ >|h$d:~n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8BP.VxX Ak(_![Q:q\ template < typename T >
>jI(^8? struct result_1
s~OGlPK {
uA]Z" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yk
r5bS } ;
g *}M;"
^&gu{kP template < typename T1, typename T2 >
d&mSoPf struct result_2
GF(<!PC {
9X<o8^V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z!\xVCG"q } ;
8}9B*m J,@SSmJ` template < typename T1, typename T2 >
"[W${q+0x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s^:8bFn9$ {
'~-JR> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Af'L=0 }
alu3CE Q4;eN w template < typename T >
>^mNIfdE^= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!ho~@sc{W {
,+`1 / return OpClass::execute(lt(t));
u#TRm?s }
v/ dyu frB~ajXK } ;
v2X>% Nr24Rv h>jLhj<07W 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
wNzALfS 好啦,现在才真正完美了。
tu.Tvtudzj 现在在picker里面就可以这么添加了:
p'#
(^ X~ca8!Dq template < typename Right >
6|#+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
f+*wDH {
tl.I:A5L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Vaj4p""\F }
a~#MMl 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。
ci]IH]x 6$42-a%b Mlr]-Gu5Z >cVEr+r9t | g o jb 十. bind
g.3 .
C? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
xc|pl!ns 先来分析一下一段例子
\_H-TbU8 XQI.z7F lHg&|S&J int foo( int x, int y) { return x - y;}
H)#HK!F6f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1Q$ePo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TQ-V61<5 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。
2?=R_&0Q 我们来写个简单的。
J$Huzs# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r3~~4Q4XI> 对于函数对象类的版本:
}d<xbL!# p.Y
= template < typename Func >
p1zT] struct functor_trait
[=Qv?am {
SkGh@\ typedef typename Func::result_type result_type;
`gI`Cq4 } ;
?`& l Y 对于无参数函数的版本:
oH;0_! ;'^5$q template < typename Ret >
=P* YwLb struct functor_trait < Ret ( * )() >
m6V:x/'= {
K6vF}A| typedef Ret result_type;
F%Te0l } ;
q]1HCWde 对于单参数函数的版本:
.#py5&`% /^#8z(@B template < typename Ret, typename V1 >
#2N']VP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*k&yD3br-V {
eRI'pi[#. typedef Ret result_type;
C~C}b } ;
#bFJ6;g=V 对于双参数函数的版本:
H@!\?5I Tt,<@U[/} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Vl91I+Ev struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y.KFz9Qv {
(%\vp**F typedef Ret result_type;
zn5U(>=c } ;
q7itznQSKc 等等。。。
r9),F.6, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Equj[yw%@ NGA8JV/U template < typename Func >
%t*_Rtz\o struct func_return
:>@6\ {
P>*B{fi^ template < typename T >
]u;Ma
G=; struct result_1
SGuR-$U`) {
<W,M?r+
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'X()|{ } ;
AFd3_>h = F!_ivV template < typename T1, typename T2 >
4# pn] struct result_2
PS" , {
rQ_!/J[9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z0Tpz2m } ;
RW4}n<
88 } ;
||M;[-JoJ ?`m#Y&Oi >";I3S-t 最后一个单参数binder就很容易写出来了
o09)esy \O*8% template < typename Func, typename aPicker >
;IN!H@bq class binder_1
#84<aM {
F&ud|X=m Func fn;
-r.Qy(}p aPicker pk;
PrA?e{B5m public :
lT`y=qR| 0E6>PE; template < typename T >
S;!l"1[; struct result_1
: h"Bf@3 {
{8!\aYI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W @X/Z8.( } ;
~1_v;LhH5+ 29W~<E8K- template < typename T1, typename T2 >
Dz<"eyB\ struct result_2
;y"=3-=vM" {
f!|$!r*q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3Pj#k|(f[0 } ;
7P&O{tl( ({"jL*S,q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A/WmVv6 D*!UB5<>/t template < typename T >
^Po^Co typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*wSz2o), {
f
WUFCbSU return fn(pk(t));
z5V~m_RO }
RDX$Wy$@L template < typename T1, typename T2 >
E%B:6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;x]CaG)f {
!x%$xC^Iz return fn(pk(t1, t2));
B) 5QI }
3lkz:]SsE } ;
xsPY# uBr^TM$k& XL10W ^ 一目了然不是么?
!foiGZ3g 最后实现bind
HDV@d^]- 4#dS.UfI (
04clU^F template < typename Func, typename aPicker >
qs9q{n-Aj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
T:~c{S4& {
|8DMj s()* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u\&F`esQ2 }
|
Ns-l
(l E`M, n, 2个以上参数的bind可以同理实现。
n`W7g@Sg#I 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。
Rxl )[\A* n7CwGN% 十一. phoenix
lhp.zl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^V5VRGq ]J]~i[ for_each(v.begin(), v.end(),
\dB)G<_ (
,V>7eQt? do_
sI&|qK-( [
<Qx]"ZP% cout << _1 << " , "
:u
ruC ]
_J N$zZ{ .while_( -- _1),
B&bQvdp cout << var( " \n " )
"8BZj;yS )
jDyG~de );
UWf@(8 NFAjh?# 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:
$,s"c(pv[, 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
[v,Y-}wQ) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t'7A-K=k3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
eG\|E3Cb9 OYbgt4 h)~i?bq!/ template < typename Cond, typename Actor >
H
N )@sLPc class do_while
eHIsTL@Fp {
<k c9KE Cond cd;
`~+1i5-} Actor act;
Z7$"0% public :
WxgA{q7: template < typename T >
Xy[*)< struct result_1
,`su0P\%#. {
:S_3(/} \ typedef int result_type;
z:Q4E|IX } ;
+|iJQF x2 _?B[z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9pehQFfH IXz)xdP template < typename T >
y%wjQC 0~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&_Vd {
Z1&<-T_ do
u/,ng&! {
gf]k@-) act(t);
2B!Bogs }
;oT!\$Mu while (cd(t));
+eIX{J\s return 0 ;
$Fr>'H+i }
sX,."@[ } ;
DV6B_A{kI kJfMTfl, Jh6 z5xUV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1>"Yw|F-|3 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。
aj\
zc I 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。
sf(2~BMQI 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。
U6sPJc< 下面就是产生这个functor的类:
bS2)L4MQY $I$ B8 V`,tu `6 template < typename Actor >
9Q. }jV class do_while_actor
ww^!|VVa {
&>KZ4%&? Actor act;
0Xe?{!@a public :
:tTP3t5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\c .^^8r 'v42Q J"{ template < typename Cond >
tl@n}
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=eB^(!M } ;
-Y:^<C^^&8 xBevf&tP 0;6^fiSY; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D(YNa 最后,是那个do_
>ow5aOlQ& >oOZDuj 2(%C class do_while_invoker
F2bAo 6~R {
\5ZDP3I public :
mY& HK) template < typename Actor >
fMSB do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
C EMe2~ {
5Y}=,v*h} return do_while_actor < Actor > (act);
+bC=yR }
\'}? j- 8 } do_;
FsXqF&{ B?|url6h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+. ` I 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+ NpHk 最后来说说怎么处理break和continue
q n2X._` 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。
^CtA@4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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