一. 什么是Lambda
n~.*1. P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
V'DA[{\* 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,
7
oQ[FdRn* PuL<^aJ <a(}kk} -!e7L>w class filler
}TB(7bbd; {
y_p.Gzy(^} public :
M.q=p[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zMi; A6 } ;
F$V/K&&W o-C#|t3hH T;5r{{ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ntVS:F n'1'!J;Q 3qL>-%):* fHRMu:q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-n 80& lQ' GX9hN@ ^T::-pN* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g%[c<l9 <{5EdX -G7TEq) 42J{aJVH 二. 战前分析
%Dg0fL 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
;!!n{l$r' 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
4d b(<h @a:>$t j>-gO,v, y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eqw0]U\pv /* --------------------------------------------- */
)G^
KDj" vector < int *> vp( 10 );
VXLT^iX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l*\y /* --------------------------------------------- */
scLn= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q/>{f0 /* --------------------------------------------- */
0Z[oKXm1p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J_x13EaV0 /* --------------------------------------------- */
Y2o?gug for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1cS}J:0P /* --------------------------------------------- */
VCXJwVb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
OxI/%yv-c pn.wud}R .ZvM ^GJb ),G= s Oo 看了之后,我们可以思考一些问题:
C{gyj}5 1._1, _2是什么?
x=ul&|^7D 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。
wr[, 2._1 = 1是在做什么?
X.hm s?] 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。
QFYWA1<pDh 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。
8!Vl
&boOtl^
0 stc9_O 三. 动工
ZI= %JU( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O8B\{T1 }ZYv~E' tjupJ*Rt $STaQ28C template < typename T >
:<}=e@/~| class assignment
>}+/{(K"E| {
?VP8ycm T value;
.Fdgb4>BXX public :
xuqv6b. assignment( const T & v) : value(v) {}
b )B?
F template < typename T2 >
zuUW|r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i_j[?.?X} } ;
Ney/[3 A C?lcGt!H Kx>qz.wwI? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
HZ'_r cv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
eEuvl`& d3D] k, 3j\1S1 KET2Ws[w class holder
,yiX# ;j {
*MKO
I' public :
G"h'_7 template < typename T >
wne,e's} assignment < T > operator = ( const T & t) const
Xu%'Z".>: {
'<"s \, return assignment < T > (t);
|5lk9<z }
\G*0"%!U } ;
vSEuk}pk 17%Mw@+ aDU<wxnSvO 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:
?8'*,bK i<#QW'R ( static holder _1;
<3LbNFP Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MN\HDKN a<^ v(r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o~`/_+ 而不用手动写一个函数对象。
LRL,m_gt T;r2.Pupn {*G9|#[/@ Ayxkv)%:@) 四. 问题分析
d3\qKL!~ 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。
T&6l$1J 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。
B38]~'8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$a.JSXyxL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rC5
p-B% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H\ F:95 >qnko9 V 五. 问题1:一致性
| )K8N<n 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?|
~vm%6CABM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*/`ki;\A o#3ly-ht struct holder
d,k!qjf=r {
p`olCp' //
gb[5&>(# template < typename T >
oH97=> T & operator ()( const T & r) const
3lrT3a3vV {
mE+*)gb:Rd return (T & )r;
8\&X2[oAD }
+}Dw3;W}m } ;
*#,7d"6W5 Ia SR;/ 这样的话assignment也必须相应改动:
R0KPZv- \V;F/Zy( template < typename Left, typename Right >
P)Jgs class assignment
dm\F {
q+yQwX{ Left l;
6AAz Right r;
1+_`^|eK public :
KLST\Ln: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|mZxfI template < typename T2 >
Dj"F\j 1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z9v31)q( } ;
5'OrHk;u g|o,uD 同时,holder的operator=也需要改动:
=9H7N]*h qqjwJ!@P template < typename T >
"Wct({n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4>wP7`/+y {
=Qy<GeY return assignment < holder, T > ( * this , t);
m+=] m_ }
$o+j
El> E^B'4 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
?qb}?&1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ju8>:y8 9SX + return l(rhs) = r;
l0|5t)jF- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
y6g&Y.:o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k$n|*kCh j
*
% template < typename Tp >
d-oMQGOklb class constant_t
iDpSj!x/_ {
ld[I}88$ const Tp t;
z0d.J1VW public :
akmkyrz '& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
pE`})/?\* template < typename T >
CXH&U@57{ const Tp & operator ()( const T & r) const
GV1pn) 4 {
lt/1f{v[: return t;
8'[~2/ }
,V7nzhA2 } ;
ncaT?~u j {B~QQMEow 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4VHn \ 下面就可以修改holder的operator=了
kXViWOXU^ QFA8N template < typename T >
&eJfGt5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_5w]a 2 {
ez7A4>/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|NlO7aQ>2H }
Jx:Y-$ C2!|OQ9A2 同时也要修改assignment的operator()
}H53~@WP> pd?Mf=># template < typename T2 >
s9mx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P1!qbFDv8 现在代码看起来就很一致了。
&bS,hbD t X;$+,&M" 六. 问题2:链式操作
#`^}PuQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;[ZEDF5H 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。
juJklSD 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。
GblA9F7 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。
nkPh,X\N0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9+|$$) U4'#T%* template < typename T >
poE0{HOU struct result_1
7g^]:3f! {
p%ki>p )E| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
PI {bmZ } ;
8]c2r%J ROI7eU 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:
KYm0@O>; 9
ql~q template < typename T >
`bq<$e struct ref
<sbu;dQ` {
rI{; I DV typedef T & reference;
M-VX;/&FR } ;
G[ PtkPSJ template < typename T >
sI=xl struct ref < T &>
4>
K42m {
&u."A3( typedef T & reference;
zpn9,,~u } ;
%@b0[ZC :U|1 xgB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
LENq_@$ u[;\y|75 template < typename T >
>NV@R& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
K8|r&`X0 {
FjHv return l(t) = r(t);
6_o*y8s. }
3DX*gsx( 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。
mthA4sz 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ktXM|# N{!i=A 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
P= BZ+6DS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@D[_}JE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e*kpdS~U& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
QO:!p5^: 最后的布局是:
VBlYvZ;$* Add
nF]W,@u"h / \
C[AqFo Divide 5
"S]0 / \
!?jrf ]
A@ _1 3
2RX;Ob_ 似乎一切都解决了?不。
*KF#'wi 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
u@)U"FZ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
.hb:s,0mP OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
net@j#}j- %IA\pSE template < typename Right >
Y5Bo|*b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u~:y\/Y6 Right & rt) const
wWP}C D {
1-uxC^u?|# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2jItq2.> }
~Ffo-Nd- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W(Fv
l XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
tS5hv@9cWx 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
UgSB>V<? 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
NNR`!Pty 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
558V_y: 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1=c\Rr9] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
x+:UN'"r OZF
rtc+ template < class Action >
n,(sBOQ class picker : public Action
SM#]H-3 {
bo>*fNqAIy public :
T*Exs|N2P- picker( const Action & act) : Action(act) {}
HZB>{O // all the operator overloaded
~H_/zK6e } ;
ZF8 yw(z %N6A+5H Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
sf
qL|8 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/{l$sBUL jD]~ AwRJ template < typename Right >
xC:L)7#aw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x"=f+Mr {
286;=rN]* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:{v#'U/^ }
4r#= * UgNu`$m+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
x,+{9 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
K(rWNO TDKki(o=~ template < typename T > struct picker_maker
Tbih+#? {
%6,SKg p typedef picker < constant_t < T > > result;
'~<m~UXvD# } ;
d#Y^>"|$. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
. B9iLI {
qp}Cqi typedef picker < T > result;
U^%Q}'UYym } ;
w~A{(-
dx A]0
St@ 下面总的结构就有了:
~s*)f.l 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。
F?*-4I- 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。
Ad8n<zt| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$E~`\o%Ev 至此链式操作完美实现。
&*,#5. cWaSn7p !X YMcD|Kb p 七. 问题3
Nq[uoaT 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
SiRaFj4s" 5E;qM|Ns template < typename T1, typename T2 >
kk@fL ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
61>.vT8P {
5h-SCB>P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R6 .hA_ih }
O!#g<`r{K ?m}s4a 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
W)2p@j59A p!7FpxZY template < typename T1, typename T2 >
m@2QnA[4 struct result_2
<I\/n<* {
^A$Zw+P typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{ ]{/t-= } ;
Lv;^My {_[N<U:QT& 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?
^e _hLX\SW 这个差事就留给了holder自己。
eK?MKe H?vdr:WlTN x.!V^HQSN template < int Order >
{0wIR_dGX class holder;
ghG**3xr template <>
\5:i;AE class holder < 1 >
N1}sHyVq7 {
DFB@O|JL public :
'4+
ur` template < typename T >
(z{#Eq4 struct result_1
.\ULbN3Z {
TOB-aAO typedef T & result;
NI76U } ;
pk$l+sNZ= template < typename T1, typename T2 >
; ; OAQ` struct result_2
~S"+S/z/k {
h6D<go-b56 typedef T1 & result;
ArI2wM/v } ;
s^G.]%iU template < typename T >
3</_c1~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n?!">G {
*e TqVG. return (T & )r;
}_M~2L?i }
P6'1.R template < typename T1, typename T2 >
Z*]9E^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%op**@4/t\ {
Db}j?ik/ return (T1 & )r1;
ah4N|zJ>v }
sk<3`x+ } ;
FF`T\&u \R9(x]nZ% template <>
`_Zg3_K.dS class holder < 2 >
36&e.3/# {
B:yGS*.tu public :
TTX5EDCrC template < typename T >
hc(#{]]. struct result_1
I#Y22&G1 {
XSwl Tg typedef T & result;
1Kw+,.@d } ;
?DS@e@lx template < typename T1, typename T2 >
.]Y$o^mf struct result_2
~OYiq}g {
6RU~"C typedef T2 & result;
av8B-GQI*# } ;
iJ)_RSFK template < typename T >
`iFmrC< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$t'MSlF {
d=$Mim return (T & )r;
1APe=tJ }
jE.N ev/ template < typename T1, typename T2 >
+/4A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:(U,x<> {
)Yh+c=6
? return (T2 & )r2;
)
yi
E@
X }
z3{G9Np } ;
kr^P6}' ^KnU4sD ,a{P4Bq 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> >。
jh?H.;** 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,\W 8b-Z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8?B!2 kf\PioD8 return l(i, j) = r(i, j);
^&9zw\x;z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'6nAF L81ZbNU?$ return ( int & )i;
<6%?OJhp return ( int & )j;
bi',j0B 最后执行i = j;
hIYNhZv 可见,参数被正确的选择了。
y;m| Z\bmW%av D=A&+6B@- wyH[x!QX o)M}!MT 八. 中期总结
:I.mGH!^ 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:
gmUz9P( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OR P\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。
nmee 'oEw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ueogaifvB k&M;,e3v6 @Myo'{3vF (fH#I tf WMDl=6 c8 )DuJ#U 九. 简化
x;O[c3I 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。
L8@f-Kk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[Q~#82hBhY 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:
udK%> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,hDWPs2S +-*/&|^等
a
K[&V't~ 2. 返回引用。
+zqn<<9 =,各种复合赋值等
L?b~k= 3. 返回固定类型。
"m):Y;9iQ? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+uF>2b6' 4. 原样返回。
TIqtF&@o4 operator,
)EPjAv 5. 返回解引用的类型。
{S]}.7`l9( operator*(单目)
dZl5Ic 6. 返回地址。
7DogM".}~Q operator&(单目)
|w~nVRb 7. 下表访问返回类型。
b}$+H/V operator[]
fCd&D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
zy?|ODM operator<<和operator>>
V;VHv=9`o k!j5tsiR OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_gR;=~S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d A}-] /|m2WxK) template < typename Left >
_IHV7*u{; struct value_return
Wx%H%FeK {
*\a4wZ6<3 template < typename T >
:wyno#8`- struct result_1
a#(?P.6 {
IZ-1c1
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jl8H|<g~/ } ;
dh\'<|\K 8P\G} template < typename T1, typename T2 >
m]0;"jeL struct result_2
tmYz R%i {
GT., typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#pow ub } ;
u(.e8~s8 } ;
)gUR@V>e2 %)8}X>xq WM$
MPs 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:K,i\ cxC6n%!;y 下面我们来剥离functor中的operator()
i v38p%Zm 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E?f-wQF /)>3Nq4Zx return l(t) op r(t)
q-2Bt,Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
? pmHFlx return op l(t)
B)g[3gQ return op l(t1, t2)
`UyG_; return l(t) op
e\l7Iu return l(t1, t2) op
>Eto(
y"q return l(t)[r(t)]
f|c{5$N! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%3-y[f AM \'RHL 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
e{K 215 单目: return f(l(t), r(t));
1N-\j0au return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]y'>=a|T 双目: return f(l(t));
w+|L+h3L7 return f(l(t1, t2));
%)W2H^
下面就是f的实现,以operator/为例
skViMo L|xbR#v struct meta_divide
sf87$S0 {
j{A y\n ( template < typename T1, typename T2 >
Y eo]]i{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<{cQM$# {
?Ep [M:,q return t1 / t2;
*vxk@`K~ }
}2.`N%[ } ;
,!y$qVg'\f sIGMA$EK 这个工作可以让宏来做:
K7:)nv
E 266h\2t6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0R'?~`aTt template < typename T1, typename T2 > \
+gtbcF@rx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
24*XL, 以后可以直接用
.j0$J\:i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v MH 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
b9HtR -iR; (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。。。)
x2\qXN/R kfY}S 6iE<T&$3P 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Fj3a.' c9u`!'g`i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{ @{']Y class unary_op : public Rettype
qiBVGH {
:KP@RZm Left l;
#a,PZDaE public :
K;H&n1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zt{[*~ qWPkT$ u template < typename T >
A[{yCn`tM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h]}wp;Z {
{]@= ijjf return FuncType::execute(l(t));
08\,<9 }
V5>B])yQ `e&Suyf4B template < typename T1, typename T2 >
LCKV>3+_# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sBg.u {
~P**O~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
-zeG1gr3 }
#f]SK[nR } ;
p]+Pkxz]' H40p86@M Kn;"R: 同样还可以申明一个binary_op
2eY_%Y0 3,qr-g|;jM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oAeUvmh class binary_op : public Rettype
} (73Syl# {
z$. 88^ Left l;
j6 z^Tt12 Right r;
/7F:T[ public :
;h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6?Ji7F +\
.Lp 5 template < typename T >
C33J5'(CA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e6$W Qd`O {
r[iflBP return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ai3*QX }
'7@zGk##( ~=l;=7 T template < typename T1, typename T2 >
/7^4O(iG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
( ^Nz9{ {
7~.9=I'A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+#@I~u _}D }
]Q)OL } ;
v`Oc, <R=Zs[9M1 M%P:n/j 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
g*C7
' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.4!=p*Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
tFOhL9T 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。
n9ej7oj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_F|Ek ;y% 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。。。
[/41%B2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!wh8'X* 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)
'e'cb>GnA 下面是修改过的unary_op
Cjlk ;+hH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.Rs^YZ F class unary_op
/!XVHkX[ {
$}<e|3_ Left l;
PIS2Ed] r0% D58 public :
#BH*Z( 3{sVVq5Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^>v+(
z5R "b3"TPfK template < typename T >
&7tbI5na@ struct result_1
w@w(-F!%l {
7a<DKB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4zFW-yy } ;
^v7gIC ,/|T-Ka template < typename T1, typename T2 >
$X,D( struct result_2
Vp@?^imL {
iSs:oH3l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J)p
l|I } ;
AFE~
v\Gz ;vjOUn[E template < typename T1, typename T2 >
' %o#q6O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<x>Mo {
ds[| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OYn}5RN }
!'*-$e t'k$&l}+ template < typename T >
v"Es*-{B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
smo~7; {
PALc;"]O return OpClass::execute(lt(t));
ge8ZsaiU }
4
"'~NvO PB\x3pV!} } ;
d>qY{Fdz B:'US&6Lf' VRB;$ 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
pIqeXY 好啦,现在才真正完美了。
Q*~]h;6\{d 现在在picker里面就可以这么添加了:
ye5&)d"fa( 86F1.ve template < typename Right >
XU(eEnmom picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&0JI!bR( {
k~nBiV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YT(AUS5n }
61'XgkacDS 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。
%._.~V JIq=* ' &^Q/,H~S Ta\tYZj$ $*fMR,~t& 十. bind
BnasI;yWb 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3)ywX&4"L 先来分析一下一段例子
}-=|^ c5GuM|*7 97!;.f- int foo( int x, int y) { return x - y;}
v`
1lxX'* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I
b5rqU\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
YUk\Q% 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
r_A$DaC] 我们来写个简单的。
pYf-S?Y/V 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{w2Gt! 对于函数对象类的版本:
NTs aW}g
[/8%3 template < typename Func >
e$rZ5X struct functor_trait
u]UOSf n {
92oFlEJ typedef typename Func::result_type result_type;
kE1TP]| } ;
L.JT[zOfb 对于无参数函数的版本:
'6%2.[o ^^ixa1H< template < typename Ret >
T]~xj4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
3%b6{ie/= {
x7 ,5 typedef Ret result_type;
"VMz]ybi^ } ;
jAlv`uB|G" 对于单参数函数的版本:
AH~E )S O?#7N[7 template < typename Ret, typename V1 >
e$Pj.>-<= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5\VWC I {
"E4a=YH_ typedef Ret result_type;
S{T >}'y } ;
\:LW(&[! 对于双参数函数的版本:
7;@]t^d=$ }i&/G+_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[j+sC* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
e~"U @8xk~ {
5*u+q2\F typedef Ret result_type;
8'y$M] e9n } ;
8P\Zo8}v 等等。。。
Z6MO^_m2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vKAN@HSYr &s>Jb?_5Mx template < typename Func >
EQSQFRk; struct func_return
@gK?\URoT {
}3WxZv]I} template < typename T >
5~DJWi, struct result_1
+^F Zq$NP {
!&@615Vtw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[AJJSd/: } ;
n|yO9:Uw< V0 a3<6@4 template < typename T1, typename T2 >
MVUJD{X# struct result_2
C\hM =% {
FW DNpr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Pr
C{'XDlU } ;
]A_`0"m.U } ;
@BMx!r5kn ?:eV%`7 HTTCTR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{?7Uj E2+`4g@{8< template < typename Func, typename aPicker >
YtLt*Ig% class binder_1
+&H4m=D-#a {
t"I77aZ$A Func fn;
sNFlKQ8)Q aPicker pk;
Lu%b9Jk public :
|u p 7F.4Ga; template < typename T >
|k00Z+O( struct result_1
u_Z+;{]Pj {
o^wqFX(Y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i,VMd } ;
dqcL]e |JsZJ9W+J template < typename T1, typename T2 >
&BSn? struct result_2
5#z1bu {
RPbZ(. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bvOq5Q6 } ;
;5AcFB tX~w{|k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0PCGDLk8 1=v*O.XW` template < typename T >
1{.9uw"2S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/g.U&oI]D {
PZzMHK?hP return fn(pk(t));
I(
Mm?9F }
{K!)Ss template < typename T1, typename T2 >
HK%7g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o}{5iTg= {
]I6 J7A[ return fn(pk(t1, t2));
-tU'yKhn }
@PIp*[7oC } ;
!ubD/KE 6wg^FD_Q dD@(z:5M\ 一目了然不是么?
5Ynd c)Z 最后实现bind
G KeU%x A?0Nm{O;3v FC4wwzb template < typename Func, typename aPicker >
0IWf!Sk
] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&,)&%Sg[ {
|V7*l1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K|s,ru }
UL9n-M= .c cp 2个以上参数的bind可以同理实现。
T6kdS]4- 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@KUWxFak M'l ;: 十一. phoenix
A_UjC` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ht&YC<X |+"(L#wk for_each(v.begin(), v.end(),
-DAlRz#d, (
3= ;<$+I6 do_
]]Ufas9 [
CTA3*Gn cout << _1 << " , "
^dxTm1Z ]
]}X .while_( -- _1),
E8&TO~"a]e cout << var( " \n " )
;gr9/Vl )
b>JDH1) );
7. ;3e@s ;,e2egC' 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:
QP J4~ 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
u\JNr}bL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
jEJT-*I1+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5l*&>C[(i k|d+#u[Mj@ Owk |@6! template < typename Cond, typename Actor >
N ZSSg2TX# class do_while
du^J2m{f {
&@YmA1Yu)E Cond cd;
@f_+=}|dc Actor act;
'2^Q1{ :\ public :
#Mw8^FST template < typename T >
kMd.h[X~ struct result_1
f&
' {
VW4r{&rS typedef int result_type;
icK/], } ;
u;c?d!E um0N)&iY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Z?QC!bWb ^y%T~dLkp' template < typename T >
[cp+i^f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o"#\
> {
JaGtsi9%. do
0"bcdG<} {
g}',(tPMZ act(t);
'."ed%=MC }
CzEd8jeh7 while (cd(t));
04=c-~&q return 0 ;
:6\qpex }
?(i{y~ } ;
3/n5#&c\4 ,\%c^,HLJ ) hfpwdQ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A~t
j/yq9 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。
,DkNLE 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。
65Yv4pNL 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。
*bA.zmzM 下面就是产生这个functor的类:
hQDXlFHT >I&5j/&}+ AkQ~k0i}b template < typename Actor >
pcWPH. class do_while_actor
H~1jY4E {
wDe& 1(T^ Actor act;
Hja3a{LH public :
fmDCP kj do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W|63Ir67 YteO6A;
template < typename Cond >
Z}Ft:7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%Y*Ndt 4 } ;
Fy-t T]Q9 _>X+ZlpU: bB3powy9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<B6H. P = 最后,是那个do_
bAtSV u 338k?nHxv {[?(9u7R class do_while_invoker
_.Uh)-yR {
N U` public :
|H+UOEiv,p template < typename Actor >
lchPpm9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~%kkeh\j {
fHd#u%63K return do_while_actor < Actor > (act);
%2V? ,zY@ }
-fW*vE: } do_;
z/@slT ,M
^<CJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_5Ct]vy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K:#I 最后来说说怎么处理break和continue
jLHkOk5{: 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。
dk4CpN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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