一. 什么是Lambda
8+>r!)Q+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
fr\"MP 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,
UkE fuH RZtY3:FBx| J 8z|ua {xFgPtCM class filler
T=EHue$ {
+ld]P} public :
R|jt mI? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]Kutuf$t } ;
*?2aIz" mzh8<w?ns Z?Cl5o&lb 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
*Vbf;=Mb >tmv3_<= n#2tFuPE C#^V<:9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"Cj{Z@n 4=G)j+RCH S2TyNZbQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BwLggo !CBvFl/v hu]l{TXi kqebU!0- 二. 战前分析
+b =X~>vZ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
N)kZ2|oD 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
6aw1 St1Ny,$yU 6n|R<DO%\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I@$cw3 /* --------------------------------------------- */
,P%a0\ vector < int *> vp( 10 );
}T)0:DF1, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=t/"&[r /* --------------------------------------------- */
UJ/=RBfkJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!-cO0c! /* --------------------------------------------- */
c:J;Q){Xz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_d[4EY /* --------------------------------------------- */
lU`} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8_d>=*( /* --------------------------------------------- */
0r=KY@D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O`;e^PhN sp-){k q':P9o*N? T{USzMj
看了之后,我们可以思考一些问题:
hxB`
hu- 1._1, _2是什么?
33M10
1X{6 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
}akF=/M 2._1 = 1是在做什么?
QY^v*+lr\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
F>H5 ww9E Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~S85+OJ;M RT`jWWh*Lo (}4]U=/nV 三. 动工
"PK`Ca@`v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
apkmb< Ag82tDL[u -4=\uvYh ndXUR4 template < typename T >
DNyU]+\L[l class assignment
&gr)U3w {
"!AbH<M;@ T value;
3G.-JLhs public :
i?+>,r@\p assignment( const T & v) : value(v) {}
L'@@ewA template < typename T2 >
;bMmJ>[l- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
s?,\aSsU@ } ;
>T)#KQ1t uto
E}U7] H wu(} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}vXf}2C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q+ogV vMq> %8]~+#]p 1UwpLd {
ML)F ]] class holder
M,R**z {
%
k}+t3aF public :
7xlarns template < typename T >
^rX5C2}G\D assignment < T > operator = ( const T & t) const
H7}@56 {
1oSU>I_i return assignment < T > (t);
h%[1V }
8ED}!;ZU } ;
Tg;1;XM% {*NM~yQ 6$ \69
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:
-nL!#R{e UVlXDebl static holder _1;
7FYq6wi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[izP1A$r#Q 4^uwZ: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E8Y(C_:s 而不用手动写一个函数对象。
G{!adBna Pgh)+>ON /8Xd2- OY'6 ~w9 四. 问题分析
YX,xC-37y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
47yzI-1H+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
CeD(!1VG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V=-hqo( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F*{1, gb 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)>+J`NFa NB)$l2<d 五. 问题1:一致性
;]I~AGH: 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?|
.'Rz
tBv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kgGMA 7Jy >DkRl struct holder
K=Y{iHn {
%}ASll0uq //
&C&?kS( template < typename T >
GW~ ZmK T & operator ()( const T & r) const
}:9UI {
VcpN
PU6 return (T & )r;
97-=Vb }
bG&vCH;}% } ;
r6:c<p [c [D= KI&@&O 这样的话assignment也必须相应改动:
b+!I_g4P .N~YVul[a* template < typename Left, typename Right >
:!WKD@] class assignment
0{Bhr12V {
y>iot e~ Left l;
D4;6}gRC Right r;
P%_PG%O2p public :
Y>a2w zr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q%\rj?U_ template < typename T2 >
T*v@hbJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(8d"G9R( } ;
.In8!hjYy4 |\] _u 3 同时,holder的operator=也需要改动:
5l,Q=V^@l fNNik7 template < typename T >
^eHf'^Cvvu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QoTjKck. {
d`ESe'j: return assignment < holder, T > ( * this , t);
bc ;(2D }
^_o9%)RL( w?Nx^)xX 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。
:^*9Eb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
," ~4l&
EWn\]f| return l(rhs) = r;
wML5T+ 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。
]CZ&JL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.BqSE "F8A:tR template < typename Tp >
J2P5< class constant_t
qwmZOR# {
Z2soy- const Tp t;
u>I;Cir4 public :
-4!i(^w[m/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L.1pO2zPe template < typename T >
RiNKUk{- const Tp & operator ()( const T & r) const
Kk t9M\ {
p@x1B
&Z return t;
)Og,VXEB }
i~04 P } ;
}iF"&b0n" jhmWwT/O8^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#w<:H1,4 下面就可以修改holder的operator=了
+ysP#uAA 5Zdxn> template < typename T >
Tr@} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A! j4;=} {
KN"V(<!)~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7
*#pv}Y }
-A A='s C)Ez>~Z 同时也要修改assignment的operator()
m+Bt9|d >kJEa8 template < typename T2 >
{V)Z!D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
XCTee 现在代码看起来就很一致了。
.sk$ @Q -{A!zTw1w 六. 问题2:链式操作
nS}XY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(8*& 42W 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。
R;*3";+v|: 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。
utz!ElzA 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。
Zk.LG Yz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1Lf:TQB Y:0SrB!\ template < typename T >
J}-,!3qxW struct result_1
O)tZ`X; {
<Eo;CaaF/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K8l|qe } ;
`<C/-Au N}*|*!6hI 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:
hl[!4#b]K coxMsDs template < typename T >
LI&+5` struct ref
]B<Hrnn {
TuBl9 p'6 typedef T & reference;
n~#%>C7 } ;
H?P:;1A]c template < typename T >
tfr*/+F struct ref < T &>
IR+dGqIjZb {
Qn77ZpL:LJ typedef T & reference;
\I@=EF- & } ;
62&(+'$n wnL\.%Y^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K>h= pN)9GO5 template < typename T >
@}K'Ic typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t&SC>8M< {
8xQ5[Ov return l(t) = r(t);
Ocq.<#||H }
(Id]'w4 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。
`4RraJj>0~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oyBBW?m 5'/Ney9N 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
S;[*5g6a&x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?v>!wuiP _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*v[WJ"8@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$&96qsr 最后的布局是:
8I)66 Add
6uCa iPV / \
dyRKmLb Divide 5
] ZGP / \
y]B?{m``6 _1 3
{$,e@nn 似乎一切都解决了?不。
*.0}3 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。
-aDGXQM{~ 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。
#Mt'y8|}$ 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:
kzqW&`xn? .(OFYK< template < typename Right >
N<1u,[+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
CA)DQYp{ Right & rt) const
|1zoT|}q {
31\l0Jg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vT V'D&x2 }
#1i&!et&/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D.zEE-cGyb 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。
^uIP 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。
3~~Kt H= 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。
R _WP r[P 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。
-y70-K3 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?
)-q#hY 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:
]a)o@FI TU4"7]/{M template < class Action >
i>YD_#w class picker : public Action
{<{
O! {
V9*Z public :
K,{P
b? picker( const Action & act) : Action(act) {}
,U+y)w]ar // all the operator overloaded
1'or[Os3= } ;
QH:k5V~ ~0"(C#l9 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。
\ s^a4l2 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:
n,hl6[O L7 yOwo(+
2 template < typename Right >
h+)XLs picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o2 {
H`#{zt); return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jC3ta }
n qSjP5 u;f${Wn'3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
F?#^wm5TZ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
{"T$jV:GB 0$)uOUVJ template < typename T > struct picker_maker
Y 3W_Z {
w U".^
+ typedef picker < constant_t < T > > result;
s8L=:hiSf) } ;
h3-y}.VjG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XpWcf ([ {
:.8@ xVH typedef picker < T > result;
-]$q8Q(hM } ;
72uARF 8S*3W3HY 下面总的结构就有了:
xQLVFgd 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。
T1,Nb>gBq^ 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。
]-ad\PI$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cAFYEx/( 至此链式操作完美实现。
g{|F<2rd[m je_:hDr .g/PWEr\I 七. 问题3
r<< ]41 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。
\ZNUt$\ u!4i+7} template < typename T1, typename T2 >
BwpEIV@b] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kAc8[Hn {
#aHPB# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>3aB{[[N }
1jHugss9| TS2zzYE6Z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ckDWY<@v |E]`rfr template < typename T1, typename T2 >
;t6)(d4z? struct result_2
Sq<ds}o'8l {
\%],pZsA ~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-hy`Np } ;
1u `{yl*+? su2|x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
O+f'Ql 这个差事就留给了holder自己。
4Nylc.2mi !H)Cua) Qqm$Jl! template < int Order >
76IjM4&a class holder;
\US'tF)/ template <>
L0^rw|Z%' class holder < 1 >
?aMd#.& {
ve3-GWT{C public :
y)//u:l template < typename T >
6gy;Xg struct result_1
,ma4bqRMc {
:o37 V! typedef T & result;
Zqi;by% } ;
7Be\^% template < typename T1, typename T2 >
xZE%Gf_U struct result_2
(Ts#^qC {
F/
si =% typedef T1 & result;
;o#wK>pk%M } ;
A?zxF5rfp template < typename T >
1yK=Yf%B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|'+ [ ' {
V#Pz`D return (T & )r;
]r&dWF }
*B*dWMh template < typename T1, typename T2 >
|V
dr/' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&sA@! {
IKs2.sj"o return (T1 & )r1;
mA" 82" }
7a#zr_r } ;
HLYo+;j3| k<.VR"I
p template <>
yS";
q class holder < 2 >
S!{Kn ;@ {
y0b FzR9 public :
;FH_qF`.
template < typename T >
D Kng.P struct result_1
cuUlr {
ffibS0aM typedef T & result;
EwuBL6kN } ;
3`^NaQ template < typename T1, typename T2 >
f<K7m struct result_2
se^(1R k {
oP`yBX typedef T2 & result;
ndxijqw } ;
6~y7A<[^ template < typename T >
m=e#1Hs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h"849c;C. {
99mo]1_ return (T & )r;
lV)SOs$ }
dq
U.2~9 template < typename T1, typename T2 >
[R9!Tz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@"$rR+r' {
}RPeAcbU_ return (T2 & )r2;
(g
9G!I }
DUOSL } ;
;x~[om21; }y P98N5o 0Q= o"@ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/@~&zx&_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J`@#yHL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B$kp\yL ukH?O)0O return l(i, j) = r(i, j);
v*.#LJEm 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y+ZCuX r")zR, return ( int & )i;
i@|.1dWh return ( int & )j;
h1uD >heGl 最后执行i = j;
va_TC!{; 可见,参数被正确的选择了。
!s:v UY58 eODprFkt} afWEt - B,dHhwO*l GOeYw[Vh 八. 中期总结
av*M# 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:
J@I-tS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
WP-'gC6K= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bk#t+tuk 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F< #!83*% >X(,(mKi EjYCOb- (KDv>@5 :i24@V~){ /`Wd+ 九. 简化
}M I9?\"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。
}ST0?_0F* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
BkTGH.4G% 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:
}813.U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Cq0S8Or0 +-*/&|^等
A-dL_3 2. 返回引用。
B?xu!B, =,各种复合赋值等
Jc#()4 3. 返回固定类型。
1K ;i/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2Rp'ju~O)/ 4. 原样返回。
X|WAUp? operator,
0*.>
>rI 5. 返回解引用的类型。
M!s@w%0?' operator*(单目)
NNQro)Lpe 6. 返回地址。
&dV|~xA6N operator&(单目)
Czs4jHTa` 7. 下表访问返回类型。
?q%)8 E operator[]
fi[c^e+IX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
g8{?; operator<<和operator>>
Wh,{|R[ 3d{v5. C#X 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。
oj7X9~ nd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QrP$5H{[E gJVakR& template < typename Left >
KJwkkCE/= struct value_return
up~l4]b+ {
G~{xTpL template < typename T >
*6)u5 struct result_1
O/IW.t {
*XmOWV2Y_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
eXa a'bTx } ;
m<BL/7 dm Lgt)-t template < typename T1, typename T2 >
N[j7^q7Xt struct result_2
d0b--v/ {
j~G^J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(WK$
)f } ;
E\r5!45r } ;
YZCPS6PuE \<VwGbzFi Q^v8n1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a$MMp= p y@AKb 下面我们来剥离functor中的operator()
N1Y*IkW" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1;ulqO AAsl) return l(t) op r(t)
u pf7:gk + return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&b}!KD1 return op l(t)
0+O)~>v return op l(t1, t2)
HLAYmXX"w return l(t) op
(J):
>\a] return l(t1, t2) op
:&`Yz
return l(t)[r(t)]
`^s(r>2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~Gc+naE> >ofS'mp 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
M~7?m/Wj 单目: return f(l(t), r(t));
4i[3|hv' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<27B*C M 双目: return f(l(t));
)^)V yI`O return f(l(t1, t2));
amGQ!$]
%# 下面就是f的实现,以operator/为例
"8Pxf= 9U58# struct meta_divide
IqEY.2KN {
']f]:X;6w template < typename T1, typename T2 >
oC U8;z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<l5{!g {
@P"q`* return t1 / t2;
S'Q$N-Dy }
ekP=/;T#S } ;
~SZ0Yu:X ;oC85I 这个工作可以让宏来做:
A%+~ 3\mFK$#sr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M"p $9t template < typename T1, typename T2 > \
'd6hQ4Vw4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7)_0jp~2 以后可以直接用
JxD@y}ZYE DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<o?qpW$,> 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
ZklidHL'); (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。。。)
%],.?TS2V O=mGL &LL81u6=S 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
?LNwr[C0 ARU,Wtj# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mDV 2vg class unary_op : public Rettype
|qbJ]v! {
{v`wQM[ Left l;
SxH}/I|W public :
UZ](X/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x!YfZ* gWWy!H template < typename T >
1km=9[;w' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R [uo:. {
~^5uOeTZ~ return FuncType::execute(l(t));
^R<= } }
0q`'65 lx n$=n:$`q template < typename T1, typename T2 >
wk5a &
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l0@$]76cX; {
#x%O0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
TR%?U/_4;r }
jgGn"} } ;
~RMOEH.o mU\$piei :nXBw%0x 同样还可以申明一个binary_op
Y0eu^p) UNhD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[yVU
p+ class binary_op : public Rettype
xHL{3^ {
d+^4;Hv4 Left l;
RyM2CQg[ Right r;
0`qq"j[6a public :
UHCx}LGe binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_@RW7iP> T[;{AXLeI template < typename T >
6 8_UQ. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
};KmMpBn {
m3|,c[M1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
[Q$"+@jw }
<Jvrmm[ :#|77b0 template < typename T1, typename T2 >
Q,DumOq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hZJ Nh,,w {
TZ*ib~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Em?skUnG, }
Cy2X>Tl"<E } ;
VtmUK$k}I <T&$1 m{ :c.i Z 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
O;zW'*c+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-0Q!:5EC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]v#T'<Nl 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
LS_QoS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
UHg^F4>4 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
XH*^#c 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J7maG|S(DF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
zzx4;C",u 下面是修改过的unary_op
r94BEC 2 ,onv
` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
i4-L!<bJ class unary_op
R.fRQ>rI {
(;M"'.C Left l;
Iq52rI} md2kZ.5u public :
mPh; |_rj12.xo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<0vvlOL5 V{*9fB#4L template < typename T >
"8rP?B( struct result_1
9Z* vp^3 {
&0lNj@/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f[ v??^ } ;
~Ch`A@=5 LRI_s>7 template < typename T1, typename T2 >
yA_d${n struct result_2
PNG'"7O {
(= \P|iv typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n}+
DO6J } ;
/U`"|3 +`4|,K7' template < typename T1, typename T2 >
b6i0_fOO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RHBEC@d[} {
hN} X11 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o+vf }
$M8'm1R9 >i.+v[)# template < typename T >
;js7rt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"K@os< {
Fivv#4YO return OpClass::execute(lt(t));
}FK6o
6 }
N8vWwN[3 {P]l{W@li } ;
$W2g2[+ l(`w]=t& OO$<Wgh 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
Oo0$n]*;W 好啦,现在才真正完美了。
-{w&ya4X 现在在picker里面就可以这么添加了:
mI.*b(Irp dfrq8n] template < typename Right >
=y4g. J\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
toCN{[ {
_A,m@BCz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
JvUKfsn u{ }
4j | vzyc 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。
!At _^hSqz >WpPYUbH hsl8@=_ B w7
QIKsI0 YgDgd\ 十. bind
_zOzHc? Q 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。
,4\vi| 先来分析一下一段例子
Rub"" Ga Ve=0_GR0 '*T7tl int foo( int x, int y) { return x - y;}
YF;8il{p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"#9WF} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qV^H vZJ 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。
2M;{|U 我们来写个简单的。
$0wl=S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c_".+Fa 对于函数对象类的版本:
Mpj3<vj 9(iJ=ao ( template < typename Func >
8@r+)2 struct functor_trait
m xWaXb {
sFGXW typedef typename Func::result_type result_type;
H7{ 6t(0j } ;
S`R
( _eD@ 对于无参数函数的版本:
0zEn`rq& *</;:? template < typename Ret >
UdY9*k struct functor_trait < Ret ( * )() >
6 o+zhi;E {
BBp
Hp typedef Ret result_type;
!WY@)qlf } ;
vI+PL(T@ 对于单参数函数的版本:
rbJ-vEzo.# 2V template < typename Ret, typename V1 >
c XY!b=9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}vm17`Gfy {
p%G\5.GcJL typedef Ret result_type;
<:ZN } ;
,+q5e^P 对于双参数函数的版本:
]=pEs6%O3 xi.;`Q^# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P= ]ZXj[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`yVJ `}hm {
pY:xxnE typedef Ret result_type;
3rWqt } ;
<(
MBs$b 等等。。。
` "9Y.KU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
."h;H^5 is`a_{5e= template < typename Func >
eDy}_By^ struct func_return
]])i"oew {
xXyzzr1[ template < typename T >
fCTjTlh struct result_1
ZLO_5#< {
G&;W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w%L0mH2]ng } ;
5#iv[c =JEnK_@?K\ template < typename T1, typename T2 >
&yYK%~}t[ struct result_2
^%C.S : {
kH{axMNc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{)`5*sd } ;
V&qXsyg } ;
EI+.Q ?Bk"3{hl }G-qOt 最后一个单参数binder就很容易写出来了
KUB"@wUr /LJ?JwAvg5 template < typename Func, typename aPicker >
D3MuP
p-v class binder_1
:JPI#zZun {
hNP| Func fn;
%(n4`@ aPicker pk;
3"q%-M|+Q public :
)0/DY ,A_itRHH template < typename T >
`kFxq<?aK struct result_1
6)Oe]{- {
A*@!tz< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
EV]exYWB } ;
Kf(% aDYq _Z2VS"yH template < typename T1, typename T2 >
|QXW$ struct result_2
Km-lWreTH {
oz@yF)/Sm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m3.d!~U\ } ;
KLbP;:sr +dR$;!WB3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F4d L{0;j .lRO;D template < typename T >
q"fK"H-j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z\TH=UA {
2D&tDX< return fn(pk(t));
44wY5nYNt }
{s4:V=J template < typename T1, typename T2 >
H.Pts>3r( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|1;0q<Ka {
3"&6rdF\jB return fn(pk(t1, t2));
/ptIxe }
c1e7h l } ;
#2Mz.=#G ]Kil/Y >|H=25N>; 一目了然不是么?
O{LWQ"@y 最后实现bind
k1B7uA'h"G 2I6 c7H s /q(+r5k \ template < typename Func, typename aPicker >
L,Uqt, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
tNfku {
/zPN9 db return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
JF!!)6!2# }
:6Bk< eH79,!=2 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ewu 7tq Z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e)>Z&e,3 ;k!bv|>n 十一. phoenix
jbfMTb4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W<k) '| a+,)rY9 for_each(v.begin(), v.end(),
swe6AQ- (
T? _$ do_
o^7}H{AE [
n%@xnB$ZX cout << _1 << " , "
q'd6\G0} ]
A]ciox$AjW .while_( -- _1),
% e:VeP~ cout << var( " \n " )
NCl$vc;, )
_9""3O );
GP[;+xMBh 0.bmVN< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
FpCj$y~3 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
%GjF;dJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x1?p+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
03AYW)"}M .K;*uq:0 Y |n_Ro^~ template < typename Cond, typename Actor >
]:Ocu--
class do_while
+2MsyA?6_ {
v)4 kS Cond cd;
XOVZ'V Actor act;
UYGl public :
<iv9Mg} template < typename T >
%nVnK6[sox struct result_1
W)$;T%u {
"EQ}xj typedef int result_type;
!W{|7Es?. } ;
}DY^a'wJ- R~[
u|EC} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bP(V#6IJ8 ?^5W.`Y2i template < typename T >
Nbuaw[[iz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}0}J {
5rfGMk< do
BDD^*Y {
"?}QwtUW act(t);
2gb49y~ }
?(;ygjyx while (cd(t));
/QD}_lh;, return 0 ;
(;V]3CtU* }
K\,&wU } ;
c|hKo[r) L'z;*N3D 0ot=BlMu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]J?5qR:xCy 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
jFbz:aUF 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
IgR_p7['. 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
rS{Rzs^@ 下面就是产生这个functor的类:
]%"Z[R ([`-*Hy {(7C=)8): template < typename Actor >
b;Q
cBGwKT class do_while_actor
V?0|#=_mE {
6TlkPM$~2 Actor act;
Z!^iPB0~D public :
eWW\m[k]} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kG@1jMPtQ FwmE1, template < typename Cond >
qf(!3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lf[( } ;
adHHnH`, ^h4Q2Mv o \7jcZ~FBX% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gy_n=jhi+ 最后,是那个do_
xH; 4lw By:A9s Q0Dw2>~_K class do_while_invoker
BVC\~j
j {
fW <qp public :
gV$Lfkz template < typename Actor >
Cq}LKiu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gMFTZQsP {
pU<->d;-> return do_while_actor < Actor > (act);
q#c\ }
+Y'(,J } do_;
!H~G_?Mf\O M)i2)]FS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZYc)_Og 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
. m@Sk`s 最后来说说怎么处理break和continue
0 \&4? 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。
:&9#p%/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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