一. 什么是Lambda
z-b78A/8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
TukhGgmF 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,
R`E:`t4G -j]c(Q MA] WeaT42*Q{ H#D:'B j29 class filler
,zr9* t {
:9ia|lN
public :
HR"clD\{Di void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yj#FO'UY } ;
ZS4dW_*[ )B"{B1( 2uN3:_w 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:
DbLo{mFEIj dO%f ;m># R!QR@*N XHj%U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M!5=3>Z Dy,MQIM|! 8s2y!pn7Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
YTZ :D/ Zi+F IQ(
]&"ii 1fMV$T==K 二. 战前分析
%J9u?-~ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Hv/5) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fs;\_E[) V^R,j1* " "m-5PGYo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)Z1&`rv /* --------------------------------------------- */
9aLd!PuTN vector < int *> vp( 10 );
gC(S(osF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3N-
'{c6]U /* --------------------------------------------- */
}T(=tfv@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~!~i_L\V /* --------------------------------------------- */
%(p9AE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`ovMfL.u /* --------------------------------------------- */
KJ32L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
l7jen=(Zb; /* --------------------------------------------- */
tc[Ld# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)W
p7e51 }|2A6^FH. PN?;\k)" 9x!kvB6 看了之后,我们可以思考一些问题:
YW6a?f^! 1._1, _2是什么?
)1B?<4 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<=GZm}/]N 2._1 = 1是在做什么?
W)bSLD 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
DJ<+" .v! Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
B !,&{[D
]s0wJD= @(35I 三. 动工
;YY<KuT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
YR0AI l:L o*/;Zp== au+Jz_$) A :KZyd"Z template < typename T >
SO *oBA' class assignment
=TNFAt {
HM0&% T value;
}:c~5whN public :
4V4S5V assignment( const T & v) : value(v) {}
B-w`mcqp$ template < typename T2 >
u9KT_`
) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'_4apyq| } ;
^gx~{9`RR xBc|rqge 9uWg4U 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n/(}|xYU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N8At N\e Cy uRj[;B aY?VP?BL D!Y@Og. class holder
?M&@# lbG {
>Rt:8uurAG public :
}=R0AKz!Cv template < typename T >
+@!\3a4! assignment < T > operator = ( const T & t) const
fXWE4^jU {
)'f=!'X return assignment < T > (t);
"1^tVw| }
f!yl&ulKU } ;
5j.@)XXe Xwo+iZ(a X9|*`h < 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:
3e^0W_>6 //|B?4kk static holder _1;
2;"vF9WMm Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8%u|[Si; #z&R9$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6M7GPHah 而不用手动写一个函数对象。
0n6eWwY N atC}k v5\ALWy+p [Z2[Iy 四. 问题分析
\^9n&MonM 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。
}%?or_f/ 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。
1)h<) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KJOb1MM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#tHYCSr] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@]#[TbNo a@jM%VZ 五. 问题1:一致性
&l]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?|
+u=VO#IA# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QOUyD;0IW /D^ g" struct holder
5lD`qY {
F%$ q]J[ //
K<::M3eQ template < typename T >
NY<qoV T & operator ()( const T & r) const
ktynIN {
ca3zY|Oo return (T & )r;
G)[gLD{g? }
xLFMC?I } ;
K]B`&ih !ck~4~J 这样的话assignment也必须相应改动:
D:j5/ * . G25D template < typename Left, typename Right >
w=!xTA class assignment
Tim/7*vx {
!:5'MI@ Left l;
w@R" g%k- Right r;
9#1?Pt^{< public :
s 7wA3|9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HU/4K7e` template < typename T2 >
bXOM=T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eP:\\;
; } ;
q1L>nvE $Bc3| `K1v 同时,holder的operator=也需要改动:
q { > O?<? template < typename T >
+RM!j9Rq assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_8y4U[L {
n+&8Uk return assignment < holder, T > ( * this , t);
:oW 16m1` }
9pj6`5Zn@6 /SM 7t_ 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。
&$2d=q8mh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
jPz1W4pk G?b*e|@S return l(rhs) = r;
OY81|N
j 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。
6
F 39' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^fO9oPM| KwaxNb5 template < typename Tp >
T zS?WYF class constant_t
,d lq2 {
0/|Ax-dK const Tp t;
f$5pp=s: n public :
2#yDVN$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s{7bu|0 template < typename T >
Tr}XG const Tp & operator ()( const T & r) const
ep},~tPZn {
u' kG(<0Y return t;
B0Z>di: }
wE<r' } ;
fD\Fq'29{ J[uH@3v 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
N}#"o 下面就可以修改holder的operator=了
|Bi7:w BUsxgs"), template < typename T >
m##!sF^k~J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G `3{Q7k {
{0a\<l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Vh=U/{Rp1 }
4,R"(ej *CQZ6&^ 同时也要修改assignment的operator()
"WtYqXyd ^jRX6 template < typename T2 >
j$s/YI: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j$lf>.[I 现在代码看起来就很一致了。
WPpO(@sn Yd~J( 六. 问题2:链式操作
`bV&n!Y_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.)WEg|D0Ku 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。
(xTGt",_Jo 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。
Qa:[iF 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。
`jOk6;Z[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\JR^uJ{Y t\YM Hq<Y template < typename T >
e9/Mjq\ struct result_1
>)diXe}j {
P {n*X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W{Z7= } ;
2)0J@r' 1k)pJzsc 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:
+C,/BuG 0,@^<G8? template < typename T >
Svo\+S struct ref
u&TXN;I,p {
^\`a-l^ typedef T & reference;
,G="wI } ;
[MbbL template < typename T >
+kE~OdZG struct ref < T &>
aqQ+A:g {
8*#$3e typedef T & reference;
.$y'>O*$G } ;
BAvz @H #+U1QOsz 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0&CXR=U5 [kxOv7a template < typename T >
]s)Y">6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
oqbz!dM(Z {
f2M*]{N return l(t) = r(t);
0m> 8 }
]i0=3H2 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。
Uzrf,I[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6L\]Ee zd!%7
UP 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
#6D>e~>n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9v-Y*\!w. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/~;!Ew|q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
kkb+qo 最后的布局是:
J}8p}8eF, Add
!||Gfia / \
Rmn{Vui9\ Divide 5
H7Z`a QC / \
{29aNm _1 3
dy5}Jn%L 似乎一切都解决了?不。
kn$_X4^? 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。
HRM-r~2:-] 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。
-gt?5H h 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:
oyk&]'> L%\Wt1\[ template < typename Right >
iOb7g@= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0#uB[N Right & rt) const
cjg~?R {
ErJ@$&7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uCuB>x& }
X2%(=B 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ohe[rV>EX 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。
W+"^! p| 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。
0MxK+8\y 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。
SVd@-
'-K 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。
QE)zH)(
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?
I''n1v?N 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:
,1Z([R* 8c9<kGm$E template < class Action >
aL90:,V class picker : public Action
VEIct{ {
&s?uMWR public :
b30Jr2[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
!'BXc%`x[ // all the operator overloaded
O
j:I @c } ;
X9FO"(J tH
*| 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。
vbtZ5Gm 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:
.{`C>/"} 5%fWX'mS template < typename Right >
pO:]3qv picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C8Mx>6 {
A4#FAFy return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N#e9w3Rli }
PO6yEr lfC]!=2%~8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<? !' 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。
n9J{f"`m 4`: POu& template < typename T > struct picker_maker
wJq$yqos{ {
[v*q%Mi_ typedef picker < constant_t < T > > result;
!|u?z% } ;
3^y<Db template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2@2d
| {
6g"h}p\{S typedef picker < T > result;
['pO=ho } ;
w <"mS*Q &$_!S!Sa/ 下面总的结构就有了:
eQ8t.~5;- 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。
dlCYdwP 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。
wik<#ke picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
C|3Xz[k{ 至此链式操作完美实现。
ZxT
E(BQv J!5b~8`v Y&Fg2_\"> 七. 问题3
H7;,Kr 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。
Y2.zT6i Y\B6c^E) template < typename T1, typename T2 >
Z^as ?k(iM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mz2TwU_ {
JJbd h \ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
g.hYhg'KUh }
5.&)hmpg vGh>1U: 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:
G'-#99wv. =G^'wwpv( template < typename T1, typename T2 >
D^.
c: struct result_2
a*.#Zgy:lK {
`\\s%}vZ*T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qA`@~\qh" } ;
\6?a zixG}' 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?
G&1bhi52 这个差事就留给了holder自己。
"uIaKb '&Y_,-i Fc \]* template < int Order >
YOGj__: class holder;
0\ (:y^X template <>
Gvh"3|u?z class holder < 1 >
/P TRe5-7 {
T9Juq6| public :
$S?gQN.e template < typename T >
<Ohi+a%6 struct result_1
Is}kCf {
>&S}u\/ typedef T & result;
<YU4RZ } ;
sr&W+4T template < typename T1, typename T2 >
z
rSPa\M struct result_2
I%a-5f$0 {
fDqT7}L typedef T1 & result;
x:!s+q`
s } ;
bl^Ihza template < typename T >
v=lW5%r,' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!1=OaOT {
!f52JQyh return (T & )r;
$'Mf$h }
;2&" template < typename T1, typename T2 >
jLVD37 P^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=%IyR {
6Nn+7z<*&z return (T1 & )r1;
8t*sp-cy| }
n^ fUKi*; } ;
N=2T~M 1 `}=R
template <>
-2J37 class holder < 2 >
FV
"pJ {
4FRi=d;mP public :
c6 mS template < typename T >
-X$EE$: struct result_1
wxh\CBxG {
QtKcv7:4 typedef T & result;
x$BNFb%I1 } ;
jUA~}DVD template < typename T1, typename T2 >
-W('^v_* struct result_2
5{V"!M+< {
;j1E 6 typedef T2 & result;
`<se&IZE } ;
)< G(C,!,. template < typename T >
lNg){3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fuUtM_11 {
3_XLx{["' return (T & )r;
bT2G
G }
ZuGd{p$ template < typename T1, typename T2 >
MYy58N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s~ 8g {
2Wluc37 return (T2 & )r2;
Vl5>o$G|<. }
70 R6: } ;
=+j3E<w ;HXk'xN C-c'"FHq 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
P1LOj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{j>a_]dTVX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
BM /FOY; 8Zsaq1S return l(i, j) = r(i, j);
[//i "Nm 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
VrZfjpV ^*.$@M return ( int & )i;
23^>#b7st return ( int & )j;
U; oXX 最后执行i = j;
"E2 0Y"[h 可见,参数被正确的选择了。
Q+
V<& u)r/#fUZ 4joE"H6 xNOKa* .i4aM;Qy 八. 中期总结
zT,@PIC( 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:
IXa~,a H71 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xE<H@@w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"PI;/(kR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o( zez *FC8=U2\X hTn"/|_SW jerU[3 Ie^Ed` > U?\WgE$ 九. 简化
)9yQ
C 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。
6J,h}S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
apa&'%7 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:
:Pdh##k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<7J3tn B +-*/&|^等
2w7$"N 2. 返回引用。
3O$l;|SX =,各种复合赋值等
`Uz.9_6 3. 返回固定类型。
~3:hed7: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
EZB0qZIp 4. 原样返回。
L!Y|`P#Yr operator,
Ln,<|,fZN 5. 返回解引用的类型。
X^eyrqv operator*(单目)
Ljz)%y[s 6. 返回地址。
2v ~8fr4 operator&(单目)
!FP ] 7. 下表访问返回类型。
(v/L operator[]
,Lp"Ia 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}VJ>}i* operator<<和operator>>
5 [~HL_u;, (]'wQ4iQ 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。
tB>!1}v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
sX~E ~$_g QZvQ8 template < typename Left >
{k.:DH) struct value_return
^\gb|LEnK {
Cu#n5SF* template < typename T >
?{TWsuP7 struct result_1
\ 2y/: {
I(~([F2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*bFWNJ}`q } ;
;F@Sz/ *x2!N$b template < typename T1, typename T2 >
fs#9~b3 struct result_2
:.g/=Q(T~ {
8` +=~S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o4FHR+u<M } ;
y+iRZ%V^ } ;
75Z|meG~ AJi+JO- np^&cY] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b_ZvI\H a.%ps: 下面我们来剥离functor中的operator()
6NV592 首先operator里面的代码全是下面的形式:
P
I"KY@>H ZUHW*U. return l(t) op r(t)
@~hy'6/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
k)>H=?mI return op l(t)
Ql5bjlQdO return op l(t1, t2)
o
i'iZX return l(t) op
1r>]XhRFZ return l(t1, t2) op
~fkcal1@ return l(t)[r(t)]
q#AEu
xI1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M(+Pd_c6 8+w*,Ry` 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:
]}/Rl}_ 单目: return f(l(t), r(t));
,HDhP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ASy?^Jrs5 双目: return f(l(t));
7(o`>7x* return f(l(t1, t2));
D@uVb4uK 下面就是f的实现,以operator/为例
o$L%t@ |E6_TZ#= struct meta_divide
e:
Sd#H! {
JR`$t~0t template < typename T1, typename T2 >
dnD@BQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>|%3j,<U {
[6l0|Y return t1 / t2;
F;#$Q }
Y }VJ4!%U } ;
}'wZ)N@ r*b+kSh 这个工作可以让宏来做:
9RlJf=Z#H PR|z -T #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xT&~{,9 template < typename T1, typename T2 > \
.\$A7DD+A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b(N\R_IQ~ 以后可以直接用
Wx-0Ip'9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!~C%0{9+u@ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Nxt:U{`T' (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
_}p[(sTV Y({
R\W| k#pO+[ x 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Mu/(Xp6 2 :u9'ZHkZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L3\#ufytb class unary_op : public Rettype
ZbT$f^o}M] {
*yT> Left l;
h'em?fN( public :
')q4d0B`" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ci-Ze j J(}PvkA template < typename T >
c?CfM> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P x Q] $w {
!aUYidd return FuncType::execute(l(t));
O'98OH+u }
pdJ]V`m K!\v?WbF template < typename T1, typename T2 >
(]cL5o9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=_BHpgL {
Y)/|C7~W return FuncType::execute(l(t1, t2));
%bTuE' `b }
qZF&^pCF} } ;
b%MZfaU 6HBDs: TOG4=y-N 同样还可以申明一个binary_op
,*W~M&n"m ,&@GxiU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?l%4
P5 class binary_op : public Rettype
4F.,Y3 {
P`@Rt Left l;
] :LlOv$ Right r;
A{;"e^a-^l public :
z<9C- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*;}xg{@ D*2*FDGI template < typename T >
yq|yGf(4& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V5$Gb6?K {
P^"RH&ZQJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
'|=Pw }
?WXftzdf6u S||W template < typename T1, typename T2 >
EGgw#JAi#t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'6vo#D9M {
^k7I+A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@4UX~=:686 }
A^FkU } ;
hNh!H<}|m8 D+:s{IcL< nuWQ3w
p[e 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
\h3HaNC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wi+Qlf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y}oA!<#3 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。
g]Y%c73 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k%gj 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。。。
Mm*V;ADF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
c&wg`1{Hal 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)
4G I3|{ 下面是修改过的unary_op
F%a&|X D"aK;_W@h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-){6ynqv class unary_op
{.k IC@^O {
}Fu1Y@M% Left l;
Kd 1=mC 3'x>$5W public :
v@Eb[7Kq/1 6M&ajl`o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aHu0z: %XN;S29d5W template < typename T >
-h7ssf'u[ struct result_1
]QR]#[Tn' {
b#N P*L& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vdn)+fZ;
} ;
hd'fWFWN
*~
I HVU template < typename T1, typename T2 >
9;%$
struct result_2
Drtg7v{@\ {
OKm,iIp] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?bM%#x{e } ;
Uf+y$n- TYD( 6N template < typename T1, typename T2 >
bC+ZR{M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#!z-)[S.+ {
e0y.J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Hy:x.'i }
$+J39%Y!^ FVl,
ttW template < typename T >
p@~Y[a = typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7.VP7;jys {
]tu
OWR return OpClass::execute(lt(t));
M887 Q'HSi }
\y?*} L Q 8Ek}O\MC } ;
5@1h^wv *JX$5bZsI
MOB4t| 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6_" n 好啦,现在才真正完美了。
PTe$dPB 现在在picker里面就可以这么添加了:
6R^F^<< Eh;Ia6} template < typename Right >
p*jU)@a0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xib}E[-l# {
yn ofDGAf return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6{i0i9Tb }
u,iiS4'Ze 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。
"JmbYb#Z yxx_%9 X 4w%hvJ z)KoK`\mE" h(nE)j 十. bind
s[{8:Px 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。
XOqHzft h6 先来分析一下一段例子
dEXhn A4l"^dZc gmu.8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
b/*QV0( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q*R~gEi#yk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
i / o 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。
`2U,#nZ 4 我们来写个简单的。
|mG;?>c) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2&'uO'K 对于函数对象类的版本:
jo"+_)] jN{k } template < typename Func >
yg}L,JJU< struct functor_trait
_3wJ;cn. {
qDswFs( typedef typename Func::result_type result_type;
M6cybEk` } ;
jS3@Z?x?* 对于无参数函数的版本:
o/
\o-kC} 6flO;d/v template < typename Ret >
B YB9M struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ap\]v2G {
3@eI? (N typedef Ret result_type;
~7}no}7 } ;
sR PQr? 对于单参数函数的版本:
% O%;\t n3J,`1*ct template < typename Ret, typename V1 >
lbIW1z%:sy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N0lFx?4 {
`,pBOh|' typedef Ret result_type;
fU.hb%m)Q\ } ;
.6n|hYe 对于双参数函数的版本:
5r8
[" G2[2y-Rv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>@4Ds"Ye"O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2\$<&]q {
n$j B"1 typedef Ret result_type;
>Gg[J=7` } ;
aAoAjV NkK 等等。。。
;/m>c{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Y
uZ S WsD]rn template < typename Func >
gDfM} 2]/ struct func_return
,9=P=JH {
p(4Ek" template < typename T >
G@ybx[_[@ struct result_1
+A,cdi9z {
b2F1^]p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%E,-dw } ;
79Q,XRWh| 3s:)CXO template < typename T1, typename T2 >
k]& I(VQ" struct result_2
Obc, {
N]c:8dOj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/%?bO- } ;
>)+U^V } ;
uTbMp~cYB (o6u^#6 k3OnvnJb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>>J!| OB,T>o@ template < typename Func, typename aPicker >
N9 )ERW2`* class binder_1
/$vX1T {
QBoX3w= Func fn;
@J@bD+Q+0 aPicker pk;
K1<l/
s public :
N/^[c+J[E l%2B4d9"v template < typename T >
1d.>?^uE struct result_1
|@-y+vbA* {
Dhg/>@tw typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Eh_[8:dK } ;
nzYFa J + b[;3y/X
template < typename T1, typename T2 >
dj0Du^v4 struct result_2
t.O4-+$ig {
r:^`005 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@qJv } ;
)^^}!U#|e iN`L* h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ER$~kFE2yP kS7T'[d template < typename T >
Y50$2%kM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VxAR,a1+n {
v:j4#pEWD return fn(pk(t));
P|)SXR }
C$B?|oUJc template < typename T1, typename T2 >
;#"`]khd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tQ?}x#J {
e''Wm.>g(+ return fn(pk(t1, t2));
' :]w }
z!j`Qoh?V9 } ;
]zK} X! s*}d`"YvH ?at~il$z' 一目了然不是么?
PsD]gN5" 最后实现bind
sAc)X!} Un[#zh<4 &jPsdv h template < typename Func, typename aPicker >
gzdgnF2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8|Y^z_C {
~yf 5$~Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{gi"ktgk }
1Kebl veE8
N~0N. 2个以上参数的bind可以同理实现。
7,LT4wYH 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。
Z#W`0G>' L,X6L @Q 十一. phoenix
9k"nx ," Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+~/zCJ;F \J\1i=a-= for_each(v.begin(), v.end(),
CblL1 q8 (
f%auz4CZz do_
m
:^,qC [
Ox43(S0~ cout << _1 << " , "
)5V1HWjU ]
;j_#,Da9< .while_( -- _1),
%F/tbXy{ cout << var( " \n " )
'Ph;:EMj )
)I}G:bBa );
KoXXNJax J<zg 'Jk^ 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:
4Y/!V[ 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
uc"u@ _M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q{JD]A : 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZyWC_r! O 1X
! ZmHl~MR@ template < typename Cond, typename Actor >
{S&&X&A`v class do_while
*AN#D?X_ {
|m EJJg`"7 Cond cd;
%yrP: fg/ Actor act;
g%[Ruugu public :
IH0^*f template < typename T >
9VY_gi=vL struct result_1
ohyUvxvj {
t[
MRyi)LF typedef int result_type;
bU,&|K/ } ;
BPOWo8TqD^ &]c9}Ic do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dCyQC A[ wb9zJAsc template < typename T >
}w@nZG ^& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y\x
Xo? {
tE>:kx0*3 do
J8D-a! {
QBo^{], act(t);
tr} $82Po }
wLbnsqa while (cd(t));
NV;tsuA| return 0 ;
\^:f4ZT }
Te13Af~ } ;
VEZ/-s/ 0\o'd\ ?k?Hp:8?= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s`2o\] 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。
zc(7p;w#p 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。
ZqGq%8\.s 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。
S9BJjo 下面就是产生这个functor的类:
n(+:l'#HJ pVY.&XBZ$ 5VcYdu3 template < typename Actor >
#,;k>2j0 class do_while_actor
/4f;Niem {
x/<.?[A Actor act;
C!P6Z10+j public :
5-QXvw(TH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~!OjdE!u U#P#YpD;== template < typename Cond >
y%y#Pb| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ij),DbWd } ;
G#*;3X$ 6bn-NY:i b +_E)4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}1P 最后,是那个do_
J5"*OH:f *$1)&2i 5%$#3LT| class do_while_invoker
3WYW]) {
V+q RDQ public :
>4E,_ `3N template < typename Actor >
z,EOyi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!]nCeo {
}R x%&29& return do_while_actor < Actor > (act);
{%Y7]*D }
V_QVLW } do_;
k|D!0^HE[ .,,73" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.wSAysiQ|P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v>5F[0gE 最后来说说怎么处理break和continue
GXl?Zg 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。
[`lAc V< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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