一. 什么是Lambda
i3>_E <"9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1TgD;qX 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,
}G"bD8+ A'*#UYn( LDDt=HEY4 GMpg+rK class filler
Jb)xzUhES {
FWLLbL5t public :
oYWHO<b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~e5E%bXxC } ;
#5X+.!L Yv[<c!\
31p7oRzr 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:
g c<Y?a- "rpP 3RI%OCGF ~6[3Km|2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
qGzF@p(p8 QjTs$#eMW {Ut,xi 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:GM3n$ `/(9#E {k']nI.> (Y"./BDY 二. 战前分析
P R_|
8H| 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。
v5W-f0Jo 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
j% '~l#nw >ffQ264g=i UxnZA5Lk* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_t6.9CXl /* --------------------------------------------- */
mzf^`/NO vector < int *> vp( 10 );
+0:]KG!Zs. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c >xHaA:V /* --------------------------------------------- */
uao#=]?) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=!($=9 /* --------------------------------------------- */
\M*c3\&~,e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Qo80u?* /* --------------------------------------------- */
C0&ZQvvy1: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z|d+1i /* --------------------------------------------- */
cq$_$jRx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WT1d'@LY d;).| .}P eqyUI|e = @ 1{LF; 看了之后,我们可以思考一些问题:
?%b#FXA 1._1, _2是什么?
+rKV*XX@ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Ubh)}G,Mg 2._1 = 1是在做什么?
)OFf nKh 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
fD2 N} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
q oz[x cfHtUv nDz.61$[ 三. 动工
,
ksr%gR+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W'v
o? RVr5^l;" 1gX$U00: k%;oc$0G-3 template < typename T >
{7EpljH@ class assignment
w%%*3[--X {
,/dW*B T value;
es\Fn#?O public :
t*Z4&Sy^ assignment( const T & v) : value(v) {}
.F0Q<s9 template < typename T2 >
Q|7m9~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OK
\9 ` } ;
>Xxi2Vy SjvSnb_3 Rvd'uIJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3O|2Z~>3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$IJ"fs v
`;Hd8 yxi* 4R { ^R>H|~ class holder
h~ehZJys {
,be$~7qS public :
w$jSlgUHy) template < typename T >
"XU)(<p assignment < T > operator = ( const T & t) const
U(hIT9 {
c7]0>nU; return assignment < T > (t);
9x#Tj/5% }
, Q ) } ;
{3``B#} j 5 bHzcv ./CDW 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Fh}GJE !_-Uwg static holder _1;
QvlVjDIy Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:b,An'H n/%M9osF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q<cxmo0S 而不用手动写一个函数对象。
>oapw5~5 _CizU0S nd{k
D>a )k81 四. 问题分析
AH^ud*3F 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
IB^vEY!`6_ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
jM>;l6l 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m:cWnG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
VwT&A9&{8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5a:YzQ4 {`9J8qRY 五. 问题1:一致性
?v&2^d4C*F 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-`1)yhS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%
"^CrG `_OB_F struct holder
A$l {
>j&k: //
BuOe'$F
0t template < typename T >
&x/Z{ut T & operator ()( const T & r) const
4H`B]Zt7 {
07>D G# return (T & )r;
-~
Dn^B1^ }
I:YE6${k! } ;
!4$-.L)# 'K|F{K 这样的话assignment也必须相应改动:
)+f"J$ah L8KaK template < typename Left, typename Right >
)O>M~ class assignment
Q!h+1fb {
y)3OQ24 Left l;
b[MKo7 Right r;
B8>@q!G8P public :
nE4rB\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}'h\;8y template < typename T2 >
d,o|>e$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Us3zvpy)o } ;
3w+ +F@( Gg%pU+'T 同时,holder的operator=也需要改动:
od*#) >P-'C^:V= template < typename T >
)ZpMB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uC2qP)m,^ {
'~xiD?: return assignment < holder, T > ( * this , t);
Sy^@v%P'A }
kE1k@h#/ +[pJr-k 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。
U :8cz=# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"|/q4JN)7d /1.gv~`+ return l(rhs) = r;
Kj:'Ei7 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。
NFI~vkk'G 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7Kti&T '<AE%i, template < typename Tp >
(mx}6A class constant_t
!ozHS_ {
9 $zx<O const Tp t;
vyT-!mC public :
$LtCI constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rWJKK template < typename T >
9/O\769"' const Tp & operator ()( const T & r) const
m
[BV{25 {
\mw5
~Rf; return t;
>dwY(a }
H h%|}*f_, } ;
'i 8`LPQ pMkM@OH
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+l<;?yk:; 下面就可以修改holder的operator=了
|C7=$DgwY q[c^`5 template < typename T >
F`o"t]AD-a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
unyU|B {
\3O1o#=( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,N8SP
'R }
N^jr Q>uJ:[x+ 同时也要修改assignment的operator()
R)%I9M, ~ _ko$(;A template < typename T2 >
&& WEBQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S*H
@`Do%d 现在代码看起来就很一致了。
\_/dfmlIZ MFqb_q+ 六. 问题2:链式操作
P}
Y .
现在让我们来看看如何处理链式操作。
"}:SXAZ5` 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
:PBW=W 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
m2Wi "X(I_ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
J?f7!F:8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:v^Od W /Y| <0tq template < typename T >
zn5|ewl@" struct result_1
|43Oc:Ah+ {
i \@a&tw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D*ZswHT{y } ;
"1hFx=W+\ 'w_Qs~6~{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
P@U2Q%\ `=2p6<#z template < typename T >
_:!7M^IU struct ref
;;Jx1Q {
Pe`jNiI typedef T & reference;
{G{>Qa| } ;
|zOwC9-6 template < typename T >
aX.//T:':? struct ref < T &>
tQ`|MO&o {
,jeC7-tX typedef T & reference;
<,Jx3yq } ;
24
RD 5]2 p>%G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Dc0CQGx9b eU\_m5xl" template < typename T >
c4}|a1R\= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Jl ?_GX}ZY {
L!~ap return l(t) = r(t);
{}BAQ9|q }
ym2"D?P
( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
lOHW9Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`{Fz a&B@F]+ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
+_ny{i`' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)<.y{_QUN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2j$~lI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Kr+#)S 最后的布局是:
)oZ2,]us! Add
iK8jX? / \
[ic%ZoZ_ Divide 5
5JS*6|IbD{ / \
4j<[3~:0
o _1 3
1eI_F8I U 似乎一切都解决了?不。
@su!9 ]o 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。
Tb{RQ?Nw' 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。
</W"e!?X 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:
@%r"7%tq> n_*.i1\'w template < typename Right >
rGay~\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=sk#`,,: Right & rt) const
{5c]\{O?[ {
j2mMm/kq\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Qki?
>j" }
I 1Yr{(ho 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Nr`v|_U 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。
@IOl0db 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。
i\=I` Yn+ 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。
I^G6aw 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。
@QF;m 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?
ul!q)cPb{ 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:
X#o;`QM _.SpU`>/f template < class Action >
[<nd+3E class picker : public Action
)-25?B {
`tl -] ^Y2 public :
BqtN= picker( const Action & act) : Action(act) {}
p:3w8#)MZ // all the operator overloaded
wcGv#J], } ;
n/YnISt #It!D5A 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。
lLI%J>b@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
6sT(t8[ Y[W]YPs template < typename Right >
JX`>N(K4\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BJ{?S{"6%G {
oslj< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QRwO v }
im
F,8 ' 6rlvSdB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{a(<E8-^ 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。
GK#D R/OM E CPSE{ template < typename T > struct picker_maker
,Qj\_vr@ {
8#HQ05q> typedef picker < constant_t < T > > result;
0f9U:)1z } ;
<}F(G-kV6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)M8@|~~ {
zo@,>'m typedef picker < T > result;
gBZNO! a,d } ;
;Hb"SB f4vdJ5pV 下面总的结构就有了:
Hro)m" 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。
4G RHvA. 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。
/bmkt@$-0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xM/WS':V 至此链式操作完美实现。
Y@+9Ukd/ [YJ*zO u\km_e 七. 问题3
U@:l~xJ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
<"av /`; @.pr}S/ template < typename T1, typename T2 >
?"@SxM~\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{ea*dX872: {
Zt
1nH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
H7f
Xg }
"@rHGxK
_w
FK+> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!. :b}t ]-l4 template < typename T1, typename T2 >
PmT<S,}L struct result_2
o%K1!' {
pE$*[IvQ' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y8]vl;88yY } ;
CS0q#? 1 K] 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?
ML%JTx0+Z 这个差事就留给了holder自己。
0UQ
DB5u m`jGBSlw_ l I2UpfkBP template < int Order >
l>)+HoD class holder;
%m$t'? template <>
Ad4-aWH class holder < 1 >
|WW'qg]Uu {
OOYdrv, public :
4 &0MB>m template < typename T >
,,-j5Y struct result_1
M->#WGl\B {
f|2QI~R typedef T & result;
~O
4@b/!4 } ;
TBgiA}|\D template < typename T1, typename T2 >
mOFp!( struct result_2
Az/P;C= {
k0xm- typedef T1 & result;
@"m+9ZY } ;
9xL`i-7] template < typename T >
Htep3Ol3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1h`# H: {
fm Fs return (T & )r;
.L^F4 }
Hq,znRz~` template < typename T1, typename T2 >
;9qwB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!0cb f&^: {
xww\L
&y return (T1 & )r1;
yaAg!mW }
jjg&C9w T } ;
w# ;t$qz} l!IN #|{( template <>
Ub[UB%(T class holder < 2 >
OO;I^`Yn {
p&HkR^.S public :
aI\ ]R:f, template < typename T >
bLUyZ3m! struct result_1
<O{G& {
,_: 6qn{ typedef T & result;
+@<@x4yt } ;
zZV9`cqZ{ template < typename T1, typename T2 >
]K<7A!+@@p struct result_2
H)K.2Q {
oB+@05m8 typedef T2 & result;
z@2nre } ;
<p[RhP template < typename T >
M*F`s&vM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
' &Nv|v\V {
$ccCI
\ return (T & )r;
i^eDM.#X }
~Yg+bwh template < typename T1, typename T2 >
0:eK}tC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b =:%*gq, {
o|V=3y
Ok return (T2 & )r2;
MA v-# }
'@#l/9 } ;
={~A}
X01 dz?Ey~;M Ev&aD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^1XnnQa 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~bfjP2
g 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4*Z>-<W= Zy6>i2f4f return l(i, j) = r(i, j);
>P2QL>P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&tw{d DD6 dVBr-+ return ( int & )i;
/-g%IeF return ( int & )j;
;AT~?o`n 最后执行i = j;
ts=+k/Z 可见,参数被正确的选择了。
K?V'
?s M'$?Jp#]} wVUm!Y XMpE|M!c QB7^8O!< 八. 中期总结
h'A
#Yp0, 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:
|l,0bkY@& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wE_#b\$=b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9bD ER 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|LE*R@|3$ ^2mCF hle@= e/n %UCuI9 Fw6x
(j" do@BJWo 九. 简化
@FuX^Q.[ 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。
_?9|, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C6:;
T% 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:
ra{HlB{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>orDw3xC +-*/&|^等
{^Q1b.= 2. 返回引用。
xQ8?"K;iX =,各种复合赋值等
\eS-wO7% 3. 返回固定类型。
_({K6adb
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0EUC8Ni 4. 原样返回。
1$uO% operator,
9K#U<Q0b' 5. 返回解引用的类型。
)7iYx {n operator*(单目)
@.KFWAm
6. 返回地址。
.p\<niu7 operator&(单目)
C-VkXk 7. 下表访问返回类型。
}_cX" s operator[]
.T7S1C $HP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
C?PgC~y) operator<<和operator>>
+p &$`( uh~,>~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。
@ {8xL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v ce1'aW 3HB(rTw template < typename Left >
Ndqhc struct value_return
W$u/tRF {
3?yq*uE} template < typename T >
.KE2sodq struct result_1
c +]5[6 {
|dk9/xdX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
= k>ygD_ } ;
_6MNEoy? _<;westq template < typename T1, typename T2 >
{@3p^b*E)1 struct result_2
=/qj vY {
> 0NDlS%Q: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tfq; KR } ;
R>`TV(W`9 } ;
;O *o GZNfx8zsY+ Dq~D4| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u[1'Ap "pkn 下面我们来剥离functor中的operator()
x-ZCaa}O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c!>",rce T\$r| return l(t) op r(t)
oA$]% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ed&M return op l(t)
ewzZb*\ return op l(t1, t2)
mi$*,fz return l(t) op
j{;IiVHnR return l(t1, t2) op
/?
HLEX return l(t)[r(t)]
ryoD 1OE return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.g95E<bd FR 1se 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
NW@guhK. 单目: return f(l(t), r(t));
.eM
A*C~n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
X4:SH>U! 双目: return f(l(t));
uOnyU+fZV return f(l(t1, t2));
BJ7m3[lz 下面就是f的实现,以operator/为例
&&{_T4 [[9XqD] struct meta_divide
mRC6m
K> {
\j3XT} template < typename T1, typename T2 >
d"JI4)%
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P*sb@y>}O {
<ooRpn return t1 / t2;
A]"IQ- }
!Typ_Cs } ;
vaUUesytt ]{'lV~fc 这个工作可以让宏来做:
E7UYJ)6] Qg4g(0E@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}@S''AA\ template < typename T1, typename T2 > \
:6X?EbXhK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L
BP| 以后可以直接用
0'.7dzz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YkbZ 2J*- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
(xhV>hsA (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
S)[$F} tcU4$%H/ Af _yb`W? 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q(cSHHv+ dk4|*l- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h2]gA_T` class unary_op : public Rettype
dJwE/s {
![#>{Q4i Left l;
Rt10:9Kz$ public :
nXnO]wXC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l\{{iAC]I u4p){|x7s template < typename T >
v22ZwP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iH""dtO {
BSib/)p return FuncType::execute(l(t));
0"to]= }
nI6[y)j #'jd.'> template < typename T1, typename T2 >
R-2V C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>
:
;*3 {
SH${ \BKup return FuncType::execute(l(t1, t2));
v&i,}p^M5 }
T1Y_Jf*KJ } ;
l&1R`g cW \a}W{e=FNT 51lN,VVD 同样还可以申明一个binary_op
P1f@?R&t+ z4yV1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c_YP#U class binary_op : public Rettype
j?
P=}_Ru {
XKq}^M&gy Left l;
<X,0\U!lL Right r;
8~")9w public :
R7xEE7p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nd/.]" dNMz(~A[Y template < typename T >
Y"&1jud4xl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O A9G]
8k {
*(sUz?t return FuncType::execute(l(t), r(t));
}yW*vy6` }
=`MU*Arcs[ v{dvB:KP5X template < typename T1, typename T2 >
pl.K*9+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rWo&I_{ {
?pJUbZ#J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;jgJI~3l }
=(Ll}V , } ;
@s2<y@ {a `#O9
,m-/R 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8QYM/yAM 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wpLC, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)KPQ8y!d 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
v!EE[[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q7b$j\;I 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。。。
R%Y#vUmBV{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?Q XS? 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)
ucVn ` 下面是修改过的unary_op
_(Qec?[^Ps fq2t^c|$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
WKB8k-.]ww class unary_op
}dt7n65 {
~3u'=u9l Left l;
pl{Pur ;i |tkhsQ-; public :
If*t$f>y4N LgX"Qk&Ca unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dLs40 -R a;2Lgv0/ template < typename T >
jK{)gO struct result_1
\:/:S"- {
3Y}X7-|)Z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
aMaFxEW } ;
J|z>5Z GukS=rC9 template < typename T1, typename T2 >
+80yyn# struct result_2
$Jt+>.44 {
j5yxdjx9 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9(PQ7} } ;
#6%9*Rh uS%Y$v template < typename T1, typename T2 >
`T]1u4^E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rfdT0xfcU {
@}{~Ofs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vQ/&iAyut }
RI
q9wD}4( xxlYn9ke template < typename T >
"$VqOSo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@+3@Z?!SZ {
i"{ \ > return OpClass::execute(lt(t));
6H\apgHm }
X~ AE?? '<35XjW } ;
1~HR;cTv= }LaRa.3 D6KYkN(,v 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Gg3cY{7 好啦,现在才真正完美了。
~HH#aXh* 现在在picker里面就可以这么添加了:
n2JwZ? uD2v6x236 template < typename Right >
n' \poB? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DhL]\
4 {
'01ifA^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b@yGa%Gz@ }
-2dk8]KB] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
H
',Nt Fj`6v"h (>E70|T =psX2?%L 2^}E!(< 十. bind
=vv4;az
X 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
xt%-<%s %f 先来分析一下一段例子
L;7x2& T-:
@p> YmS}*>oz int foo( int x, int y) { return x - y;}
1HF=,K+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g?'4G$M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c:/H}2/C 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。
>^8=_i ! 我们来写个简单的。
=c-,uW11[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1?6;Oc^ 对于函数对象类的版本:
<3wfY
#;>< f\ wP}c' template < typename Func >
<4gT8kQ$x struct functor_trait
.."= {
D=w5Lks typedef typename Func::result_type result_type;
_oB!-# } ;
@c<*l+Qc 对于无参数函数的版本:
)>]~ Y Wb_'X |"u template < typename Ret >
/5ngPHy& struct functor_trait < Ret ( * )() >
36<PI'l#~ {
C>d_a;pX typedef Ret result_type;
+w
;2k w } ;
zqaz1rt[ 对于单参数函数的版本:
88)F-St O<0G\sU template < typename Ret, typename V1 >
z9k3@\7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rKR2v(c {
!+;'kI2 typedef Ret result_type;
X\r?g } ;
nMK,g>wp 对于双参数函数的版本:
HMQi:s7% ):@XMECa template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o<*H!oyP\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m"{D}(TA {
B?qLXRv typedef Ret result_type;
$YM>HZe- } ;
GZ.Fq 等等。。。
U*.Wx0QM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pg\Ylk"T Q3t9J"=1g template < typename Func >
ZSKSMI%D struct func_return
0-ISOA& {
9V]\,mD= template < typename T >
y#'|=0vTvP struct result_1
V^a]@GK: {
J2"n: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6!|-,t>< } ;
X~DI d SjT8eH # template < typename T1, typename T2 >
oT5N_\ struct result_2
cxBu2(Y {
Hshm;\' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tpJe1 J< } ;
&-Bw7v } ;
mHqw,28} 2|xNT9RW n+db#qAj5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lKo07s6u B|Y6;4? template < typename Func, typename aPicker >
(mHCK5 class binder_1
481SDG[b {
dqU
bJc] Func fn;
?mdgY1 aPicker pk;
a#iJXI public :
'eNcQJh Zrtyai{8l template < typename T >
y$=$Yc&Ub struct result_1
uqaP\ {
yF&"'L typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zJnF#G } ;
0v%ZKvSID $"z|^ze template < typename T1, typename T2 >
W0n/B&C struct result_2
o ]UG*2 {
|p"P+"# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~yQby&s } ;
wb@TYvDt d4Y8q1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Gj6(ycaS lkNaSz[ template < typename T >
J?d&+mt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K3QE>@'] {
0Q^a*7w`8a return fn(pk(t));
x7qVLpcL3z }
}@
Nurs)%_ template < typename T1, typename T2 >
b5kw*h+/'h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W\V'o Vt {
xE$(I<: return fn(pk(t1, t2));
cO9aT }
_`4jzJ* } ;
oxN~(H)/ # ['p%$4i$ "PM!03rb 一目了然不是么?
V87?J w%2 最后实现bind
p>w{.hC@ M_-LI4> vs3px1Xe# template < typename Func, typename aPicker >
DH(Qmd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V=)0{7-9 {
DYS|"tSk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A=LyN$% }
%A@Q %l6 *=OU~68)C 2个以上参数的bind可以同理实现。
7,.Hj&'B 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e;1n!_l\ ?}y{tav= 十一. phoenix
y:6&P6`dx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N*~G ] {U:c95#.!S for_each(v.begin(), v.end(),
qDR`)hle (
iGG; do_
MdzG2uZT [
/s91[n(d cout << _1 << " , "
}pP<+U ]
GfEg][f .while_( -- _1),
@<$-*, cout << var( " \n " )
ig
Mm.1> )
JI{|8)S );
~*WSH&ip 8Vcg30_+ 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:
bVEt?E*+ 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
Ood8Qty( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
K)m\xzT/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?W l=F/ >"^H"K/T ?.&]4z([ template < typename Cond, typename Actor >
[i7Ug.Oi" class do_while
L
B:wo.X {
U#=Q` Cond cd;
U%2[,c_ Actor act;
_wa1R+`_ public :
H{Zfbb template < typename T >
W'f{u&< struct result_1
Ey5E1$w%& {
Z:Hk'|q}I typedef int result_type;
crV2T } ;
iHKWz)0 EZ+_*_9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iqCZIahf c< ke)@ template < typename T >
dW3 q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
< *
)u\A {
!<psK[ do
o<\CA[
{
TCW[;d act(t);
`(j}2X'[ }
gAcXd<a0
while (cd(t));
X@$x(Zc return 0 ;
%]/O0#E3Kz }
&yFt@g] } ;
AL #w DL&\iR 9v_B$F$_T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0E9LZOw4T 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。
/IDfGAE 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。
XWQp-H. 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。
joa|5v' 下面就是产生这个functor的类:
:b^\O ]YF[W`2h :OC`X~}Rc template < typename Actor >
>_ji`/d{ class do_while_actor
16q"A$ {
$7q'Be@{ Actor act;
\IZfp=On public :
K2J DG.< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6PETIs 52-Gk2dp template < typename Cond >
c hE~UQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B2UQO4[w } ;
(uBevU\ fL[(;KcAa n
GE3O#fv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ht8%A 1| 最后,是那个do_
8 Zy`Z ^+CTv }]cKOv2 class do_while_invoker
`&2AN%Xz {
Y
}*[Krw public :
I4%&/~! template < typename Actor >
Q<$I,C] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S:qML]RO {
_9!_fIY return do_while_actor < Actor > (act);
Xz`?b4i }
=y"
lX{}G } do_;
@}&o(q1M0 >mzK96 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
a%2r]:?^? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%a-:f)@ 最后来说说怎么处理break和continue
+'qzk>B 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。
:(A5,$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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