一. 什么是Lambda
]JkEf?;. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e' M&Eh 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,
~5+RK16 YH\9Je%jx ~yJ 2@2I qt}M&=}8Q class filler
kQmkS^R {
&Pb:P?I public :
J$51z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N`Q.u-' } ;
8</wQ6&| =dPokLXn Kkp dcc 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
0Ncpi=6 @e<(o
UE k4iiL<| yU!1q}L! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G$f%]A1 I4"p]>Y" qS\#MMsTd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kL1<H%1' ?5EH/yV; =|-=4.b+| 5;}W=x^$a 二. 战前分析
/:F^*] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^($'l)I 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
U1r]e%df) ]P3m=/w +7b8 ye for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gbuh04#~ /* --------------------------------------------- */
ULAr! vector < int *> vp( 10 );
jn5xYKv transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0FOB5eBR /* --------------------------------------------- */
! $$>D" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sm-[=d%@L /* --------------------------------------------- */
83c2y;|8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
QP%_2m>yhl /* --------------------------------------------- */
r+ bGZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-~{Z*1`, /* --------------------------------------------- */
O#U maNj/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
."+lij=56 ~gpxK{ Kd-1EU
-qj[ck(y 看了之后,我们可以思考一些问题:
rk8pL[| 1._1, _2是什么?
N;
}$!sNIm 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ZwDL 2._1 = 1是在做什么?
lfj5?y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
OL
0YjU@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
fF)Q;~_VA bKpy?5&> +b-ON@9]J` 三. 动工
cp@Fj" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2Xl+}M.:Y <}J!_$A `xzKRId0 B4b'0p template < typename T >
|H
t5a. class assignment
z&gmaYwq {
==[(Mn,%d T value;
Ow4 _0l& public :
-LiGO #U assignment( const T & v) : value(v) {}
~Y/A]N86, template < typename T2 >
tA#$q;S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*|=D 0 } ;
kK=VG<
:M ;}+M2Ec51 W p)!G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'oIE:#b 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4"2%mx: bX$z)]KKu U"7o;q X_2N9$}, class holder
w80X~ {
K(?V]Mxl6 public :
Q("m*eMRt template < typename T >
9}6_B| assignment < T > operator = ( const T & t) const
mEJ7e# {
]pvHsiI: return assignment < T > (t);
MZz9R*_VS }
]W?cy } ;
%<>:$4U@] $L^%*DkM 5$=[x!x 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:
futYMoV %AO6= static holder _1;
>\1twd{u] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5}G_2<G U:*rlA@_. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<~dfp 而不用手动写一个函数对象。
fDs T@W,K Bb=r?;zjO lf`ULY4{ E.*hY+kGZ 四. 问题分析
vt5w(}v( 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。
wG)e8,# 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。
K F'fg
R 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
c$ /.Xp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/
<(|4e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~3bV~H#~m {Z/iYHv~#c 五. 问题1:一致性
J6CSu7Voa 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?|
_5 Lcr) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XdJD"|,h t#.}0Te7 struct holder
us.[wp'Sh {
C[,h! //
~S('\h)1 template < typename T >
""7H;I& T & operator ()( const T & r) const
e&x)g;bn {
<ci(5M return (T & )r;
7;p/S#P: }
bR7tmJ[)Z } ;
a>vxox) % 2e\"?y OD 这样的话assignment也必须相应改动:
$?F_Qsy{d IrZjlnht template < typename Left, typename Right >
YA,.C4=s class assignment
O.FTToh< {
gba1R Left l;
rCa]T@= Right r;
3YLK?X8 public :
P1OYS\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gR!hN.I template < typename T2 >
:WWHEZK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
oqvu8" } ;
93n%:?l"<W B-LV/WJ_ 同时,holder的operator=也需要改动:
M;XU"8 fa]8v6 template < typename T >
#Tc`W_- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Mcc%&j {
0 @#Jz#? return assignment < holder, T > ( * this , t);
oPs asa }
OD}Uc+;K f=91
Z_M 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
OF*E1BM 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D% *ww'mt0 gA=Pz[i)p return l(rhs) = r;
s[7$%|~W 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。
h*^JFZb 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]A[}:E 5} M+")*Opq template < typename Tp >
Wg %] class constant_t
r } Wdj {
cl`kd)"v const Tp t;
1;m?:|6K{ public :
lFuW8G,-f@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k@fxs]Y_L template < typename T >
)r"R const Tp & operator ()( const T & r) const
Z<|x6% {
B[mZQ&Gz`a return t;
vV"YgN: }
.K^gh$z! } ;
q>%.zc[x LntRLB' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'\QJ{/JV 下面就可以修改holder的operator=了
:JBtqpo2 MA{ZmPm) template < typename T >
I[A<e]uK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nEUH; z {
>Ch2Ep return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Zah<e6L }
-ik$<>{X @[FO;4w 同时也要修改assignment的operator()
iaMl>ua R,.qQF\* template < typename T2 >
yuq o ^i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~rrl"a> 现在代码看起来就很一致了。
>G1]#'6; BV<_1WT} 六. 问题2:链式操作
p}~Sgi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ymrnu-p o 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。
}x6)}sz7 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。
= <A0; 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。
~Q^.7.-T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hH$9GL{H >8>s
K(S] template < typename T >
tHqa% struct result_1
Jl\U~i {
\1?'JdN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`+."X1 } ;
Q-iBK*-w $2]>{g 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`}ZtK574 2ETv H~23 template < typename T >
MYJMZ3qBi struct ref
1e9~):C~W {
KWYjN
h#* typedef T & reference;
3it*l-i\ } ;
,y0 &E8Z template < typename T >
kxrYA|x struct ref < T &>
SPe%9J+ {
cAx$W6S typedef T & reference;
,ZYPffu<* } ;
}] 1C=~lC 3 %BI+1&T_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F1}d@^K
7d o]]tH template < typename T >
m+dQBsz\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g^:`h
VV {
RHd no C return l(t) = r(t);
1LSD,t| }
,9KnC=_y 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。
$qpW?<>,0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lQgavP W! 2.{zfr 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
vytO8m%U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7#&Q-3\: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y9T5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
f6(1jx" 最后的布局是:
7^!iGhI]r Add
xqDz*V/mD / \
CG35\b;Q Divide 5
;xFB
/, / \
/A>nsN?:] _1 3
[\ 0>@j}Z 似乎一切都解决了?不。
-:!Wds 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
r|z B?9Q 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
G `eU OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
>,Zn~8&Z @5??`n template < typename Right >
@ I&k|\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gLFSZ Right & rt) const
mU[ {
[Ak0kH> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%LqT>HXJ }
WK0IagYw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@tRDKPh XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3C;;z 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
6xr%xk2E 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
-`X`Ff 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
cl{mRt0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
osO\ib_% 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
EIpz-"S NTGWI$ template < class Action >
wSZMHIW class picker : public Action
mTL`8hv? {
1<Uv4S public :
z X+i2, picker( const Action & act) : Action(act) {}
BNO+-ob- // all the operator overloaded
gL@]p } ;
O"X7 DgbC GUJ?6; 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。
+'w6=qI 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:
!4z vkJO {XC[Ia6jtL template < typename Right >
C0^r]^$Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%Yg|QBm| {
_Wp.s]D [ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
" w /Odd }
E2=vLI] tp"eXA0n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]Ee$ulJ02 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。
eT2Tg5Etc #op0|:/N template < typename T > struct picker_maker
`4Fw,:+e {
m,5?|J= typedef picker < constant_t < T > > result;
lG[j,MDs } ;
v4X ` Ul* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Da)_O JYE {
puh-\Q/P typedef picker < T > result;
`0+-:sXZ6 } ;
)g^O'e=m HqyAo]{GN 下面总的结构就有了:
JZ>
(h 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。
\nTV;@F 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。
s._,IW;
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g">^#^hBE 至此链式操作完美实现。
ZP0D)@8 +KTHZpp!c2 ]1[:fQF7/L 七. 问题3
.E7"Lfs- 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。
MlbcJo3 Z(LTHAbBk| template < typename T1, typename T2 >
/*"pylm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4l>d^L {
iMV=R2t 2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:N_DJ51 }
7e#|Iq:o m G+=0Rn^ 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:
"kVzN22 [e{W:7uFV template < typename T1, typename T2 >
*.T?#H struct result_2
)tS;gn {
{([`[7B>a< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<33,0."K } ;
mO8/eVws[M /*M3Ns1@2 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?
Z@>kqJ% 这个差事就留给了holder自己。
s+=':Gcb(C p3T:Y_ b9v<Jk template < int Order >
x2OAkkH\]i class holder;
/?S^#q>m% template <>
'C>sYSL class holder < 1 >
V&Rwj_Y {
{/,AMJ<:G] public :
_~F
0i? template < typename T >
=)w#?DGpj struct result_1
`'pAiu {
a#9pN?~ typedef T & result;
Y|tK19 } ;
#]gmM template < typename T1, typename T2 >
{&6i$4T struct result_2
pEW~zl {
NQvI=R-g typedef T1 & result;
9E[==2TO } ;
!?|xeQ} template < typename T >
K7nyQGS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>
+00[T {
_]eyt_ return (T & )r;
jmP;(j.| }
hp2$[p6O template < typename T1, typename T2 >
h b8L[ 4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y3PrLBTz {
;=6EBP% return (T1 & )r1;
,^DP }
*O_^C } ;
Jz P0D' &rl;+QS template <>
>6)|>#Wi class holder < 2 >
}Fox {
f"zmN G' public :
,g,Hb\_R) template < typename T >
cRWB`& struct result_1
lWT`y {
<vD(,|| typedef T & result;
n.C5w8f } ;
H/={RuU template < typename T1, typename T2 >
sNP
; struct result_2
( 5uSqw&U {
hr hj4 typedef T2 & result;
9b@yDq3hQ } ;
%}XyzGq{ template < typename T >
M* {5> !\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z/|=@gpw {
:3b02}b7 return (T & )r;
Q(e }
<td]k%*+ template < typename T1, typename T2 >
{esb"beGLa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xH}bX- m {
25@@-2h @ return (T2 & )r2;
-~X[j2 }
6E9/z } ;
)OVa7[-T &
d$X: *v?kp>O 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Xil;`8h 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Wcm8,?* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{Qn{w%!| LhM$!o?W return l(i, j) = r(i, j);
LIQ].VxIs 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s{j A!T} ;-;lM6zP return ( int & )i;
gU NWM^n return ( int & )j;
P|]r*1^5 最后执行i = j;
U4yl{? 可见,参数被正确的选择了。
"^a"`?J ~!cxRd5;F vAqj4:j bMNr +N m7u`r(& 八. 中期总结
0z4M/WrNt 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:
ItZYOt|Hn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ju.pQ=PSX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rPqM&&+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a(D=ZKbVU 9 %i\) ~1 31|e`C p8?v
o?^ ecR)8^1 ' ]^>:)q 九. 简化
= 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。
J_-fs#[x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vLyazVj.. 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:
B&0W P5OF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r\Yh'cRW{ +-*/&|^等
n;Q8Gg2U 2. 返回引用。
cC NRv$IO\ =,各种复合赋值等
Ym!e}`A\F 3. 返回固定类型。
Eh|,[D!E 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
BenyA:W" 4. 原样返回。
XoL DqN! operator,
I~@8SSO,vH 5. 返回解引用的类型。
Z@f{f:Jc/" operator*(单目)
gq/Za/!6 6. 返回地址。
n|XheG7: operator&(单目)
(/,l0 7. 下表访问返回类型。
xIC@$GP operator[]
h:r?:C>n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
DuZ Zu operator<<和operator>>
Q~VM.G /kg#i&bP~ 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。
o[iN/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&
d2`{H KAI2[ gs template < typename Left >
;FRUB@: struct value_return
uLWu. Vx {
.kn2M&P>= template < typename T >
a#;;0R $ struct result_1
o ]z#~^w {
}u=Oi@~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
19#>\9* } ;
Fb=uN |?8nO.C~V template < typename T1, typename T2 >
*X2PT(e[ struct result_2
%A=/(%T> {
6=;(~k&x9: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$sE=[j'v } ;
6w,"i#E! } ;
WKlyOK=} b/]4#?g jy?*` q1] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'wG1un;t wlaPE8Gc 下面我们来剥离functor中的operator()
31a lQ\TH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/UK]lP^w]! C&MqH.K return l(t) op r(t)
dS4z Oz" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)H{1Xjh- return op l(t)
tHZ"o!(S return op l(t1, t2)
^MF 2Q+ return l(t) op
L\:m)g,F. return l(t1, t2) op
Ez5t)l- return l(t)[r(t)]
iaeNY;T return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fs&$?mHL){ '5De1K.\` 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:
Q47R`" 单目: return f(l(t), r(t));
J
3C^tV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
RO,TNS~ 双目: return f(l(t));
7Y(Dg`8G return f(l(t1, t2));
a*U[;( 下面就是f的实现,以operator/为例
jTIG#J) ~$5XiY8A struct meta_divide
\GxqE8 {
"g&f:[a/ template < typename T1, typename T2 >
Vb\g49\o/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2a
eH^:u {
/}8Au$nA return t1 / t2;
,.cR @5qI }
_G/R;N71 } ;
jgIG";:Q m{ !$_z8: 这个工作可以让宏来做:
!ZH "$m| $sda'L5^p #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#NYnZ^6e template < typename T1, typename T2 > \
: #CWiq("% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"5~?`5Ff 以后可以直接用
XxS#~J?:_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&zX W 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
@ztT1?!e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
S3Gr}N @qp6Y_,E[ `v``}8tm 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
8VMA~7^
r+E!V'{C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K6p\ >J class unary_op : public Rettype
nsU7cLf"^V {
m[v0mXE Left l;
klT?h[I! public :
Yz_}* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x-CjxU3 G&{yM2:E template < typename T >
Ia}qDGqPp! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O@a OKk {
~Dq-q6-@t return FuncType::execute(l(t));
q| 1%G Nb }
~&D
=;M/ `mz}D76~# template < typename T1, typename T2 >
C?gqX0[ q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HJ7A/XW {
8$_{R!x return FuncType::execute(l(t1, t2));
<1*.:CL"s }
y,x 2f%x } ;
MLHCBRi Sc>mw
'sUOi7U 同样还可以申明一个binary_op
#C&';HB;y $`3yImv+w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KqntOo}
y) class binary_op : public Rettype
n~ad#iN {
`~)?OTzU# Left l;
?DUim1KG Right r;
HZRFE[ 9nb public :
)Su>8f[?e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oLKliA=q M^:JhX{ template < typename T >
x;u#ec4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r4SwvxhG {
N)g _LL>^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
$J4\jIipL }
~O\A 0e VtLRl0/ template < typename T1, typename T2 >
@rbd`7$% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
azv173XZ {
)v_Wn[Y.H return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hb3:,c( }
7wx=# } ;
G|Et'k.F4 u.X]K:Yow [E
a{); 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
8)9-*Bzj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
YXWDbr:JX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U|Fqna 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。
v3Vve:}+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3xs<w7 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。。。
Lf5zHUH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MQwxQ{ 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)
(2H
GV+Dg 下面是修改过的unary_op
UV D D) M@{?#MkS% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y
bJg{Sb class unary_op
xcW\U^1d {
N~$>| gn Left l;
#9|&;C5',! d9S/_iCI public :
ny13+Q`^ .S54:vs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]?VVwft ~#)hqU' template < typename T >
HfSx*@\s struct result_1
b=lJ`| {
59)w+AW typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&f.|MNz; } ;
Uyb0iQ-,s iZn0B5]ikj template < typename T1, typename T2 >
^>l <)$s struct result_2
-8qCCV&1i {
<K^a2 D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
' J@J$#6 } ;
>(a35 b$ n3~axRPO template < typename T1, typename T2 >
GoybkwFjZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w~6UOA8} {
g0zzDv7~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$}WT"K }
T)I)r239h gf8o~vKX$G template < typename T >
%evb.h) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aNu.4c/5 {
I^k&v V return OpClass::execute(lt(t));
@)h>vg }
Yg.[R]
UC HZ'rM5Kq } ;
DK?aFSf\ jyIIE7.I" `(HD'f ud3 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
9Q,>I6`l 好啦,现在才真正完美了。
}
KyoMs 现在在picker里面就可以这么添加了:
?]D&D:Z?I <CuUwv
'A template < typename Right >
iUcX\
uW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
v>`Fo[c {
4O-LLH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[Kc ?<3W }
j<kW+Iio 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。
Am*IC?@tq B%\&Q@X a4ViVy ;iiCay37F h_ 4*?w 十. bind
p48enH8CO 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。
q3#[6! 先来分析一下一段例子
nvndgeSy %mmV#vwp .hx(9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
E\/[hT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#[jS&rr( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4x)vy-y 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。
JY CMW!~ 我们来写个简单的。
];w}?LFb 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2om:S+3)2 对于函数对象类的版本:
4ekwmw(ox -6DRX template < typename Func >
rNV3-#kU struct functor_trait
tsg`c;{ {
J*rYw5QB typedef typename Func::result_type result_type;
.4v?/t1 } ;
qvc<_k^ 对于无参数函数的版本:
m'}`+#C%) m:)&:Y0 (a template < typename Ret >
W|8VE,"7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Q8`V0E\~ {
)$TN%hV! typedef Ret result_type;
\Vx^u}3O } ;
FQO=}0Hl 对于单参数函数的版本:
Sa<(F[p` =.8n K
y template < typename Ret, typename V1 >
4o}{3! m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cV6H!\ {
b, a7XANsh typedef Ret result_type;
-OJ <Lf+"= } ;
1J9p1_d5 对于双参数函数的版本:
}=EJM7sM|k `\VtTS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
q!Ek
EW\n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
01o<eZ, {
yP3I^>AZ3 typedef Ret result_type;
Ua
\f]y } ;
m
OUO)[6y 等等。。。
WOj}+?/3 R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
} +Sp7F1q "mBM<rEn* template < typename Func >
"T=j\/Q struct func_return
FUL3@Gb$UV {
|1_$\k9Y& template < typename T >
q<3La(^/ struct result_1
*l`yxz@U {
CjPdN#*l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!Np7mv\7 } ;
WS[Z[O RI8*'~ix] template < typename T1, typename T2 >
8gNTW7W/ struct result_2
YT8q0BR] {
:N<Qk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_fk}d[q0 } ;
gN<7(F } ;
8lx}0U 6V$ )ym*F UY9*)pEE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1,=:an )zO|m7 template < typename Func, typename aPicker >
3?j:M]fR class binder_1
a%c <3' {
^^}htg Func fn;
7NRa&W2 aPicker pk;
Zocuc"j public :
r1
:TM|5L <6-73LsHcP template < typename T >
Z]uc *Ed struct result_1
{,5.svO {
:"#
"{P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-Wa<}Tz } ;
CP\[9#]: YZfi-35@g template < typename T1, typename T2 >
c&bhb[ struct result_2
BTwc(oL {
ngZq]8=o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KgM|:' } ;
.t[u_tBL T+T)~!{% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F1BvDplQ>G wowf1j- template < typename T >
>QYx9`x& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sydl[c pH$ {
+)yoQRekX return fn(pk(t));
[nHN@p| }
v\bWQs1 template < typename T1, typename T2 >
%Y0lMNP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7Ku&Q<mi {
1v:Ql\^cT return fn(pk(t1, t2));
4I&(>9 @z< }
YSxr(\~j } ;
8 !:2: &i3SB[| G HQ~{ 一目了然不是么?
QaLaw-lx 最后实现bind
>x%HqP#_V (7<G1$:z= >k\p%{P template < typename Func, typename aPicker >
}ACg#;>/+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
H HX q_-V {
~6t<`&f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7l-MVn_8 }
=U~53Tg hwUb(pZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
,k_ 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。
<=_!8A 6I(Y<LZ5 十一. phoenix
{.oz^~zs]g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u= dj3q x(sKkm`Q for_each(v.begin(), v.end(),
00IW9B- (
PdVY tK% do_
f%n ;Z}= [
;\}dQsX cout << _1 << " , "
}>AA[ba"' ]
|8{ k,!P'K .while_( -- _1),
HABUf^~- cout << var( " \n " )
LsI@_,XW< )
+ R6X );
c/.s`hz =#4>c8MM 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:
%x,HQNRDU 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
1O,5bi>t7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
4E=QO!pVv 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Chl^LEN: !oi
{8X@ 9ec?L template < typename Cond, typename Actor >
?A\+s,9 class do_while
bbS,pid1 {
NApy(e5% Cond cd;
o1\N)% Actor act;
19[o XyFI public :
,
0X J|#% template < typename T >
D]fgBW- struct result_1
.nEMd/pX {
Ar~<l2,{r typedef int result_type;
Muq~p~m} } ;
WU=EJY}#n 2A|mXWG}~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:''Swi<H pRlScD_}; template < typename T >
d^54mfgI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+68age;dM {
6qmV/DL do
nF]E": {
%OHWGac"i act(t);
c1i[1x% }
?z|Bf@TJ[+ while (cd(t));
"x]7et, return 0 ;
I m-M2n }
<]z4;~/& } ;
L Y4bn)Qf $s
,g&7*- si~zg\uY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4W2.K0Ca 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
<#"_Qgdix 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
h8M_Uk 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9
4bDJy1 下面就是产生这个functor的类:
1NZpd'$c mHW%^R= x]hG2on! template < typename Actor >
0n4( Rj|}2 class do_while_actor
=n=!s{A:t {
n(LO`{ Actor act;
)bYOy+2g public :
_qOynW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
H/ e jO_{ }jce5E template < typename Cond >
!Q_Kil.9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\I6F;G6 } ;
I4ZbMnO 6^jrv [d s!D?% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xh<{lZ)KJ 最后,是那个do_
3HR)H-@6@7 +3AX1o%p,# QTF1~A\ class do_while_invoker
HnFH|H<Uf {
Q A~F
public :
L{;Q6_m template < typename Actor >
BuAzO>= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!jEV75 {
QCDica `+* return do_while_actor < Actor > (act);
*
#z@b }
<
fe. } do_;
FncP,F$8
U+ Yu_=o{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W:WRG8(F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MUtM^uY 最后来说说怎么处理break和continue
:.BjJ2[S 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。
; %AgKgV
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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