一. 什么是Lambda
hhylsm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W0U|XX!& 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,
rc%*g3ryLG HP 3%CB 6~s{HI! R~TG5^( class filler
AC fhy[, {
WYCDEoqU2 public :
D,-L!P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;tD?a7 } ;
EmP2r*"rb P:XX8 j.c4 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:
flBJO.2 #^i+'Z=L cx)x="c +'` ^ N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{=R
vFA OQuTM[W
zn*i 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
l`JKQk g8"{smP/ *;t_VlaZ n1+J{EPH 二. 战前分析
MI8c>5? 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。
_J3\e%ys 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
W`wT0kP?*] KHaYb5(a[ u8y('\( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2@ZuH^qhk /* --------------------------------------------- */
CFY4PuI"! vector < int *> vp( 10 );
a[lx&CHgI transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_ @|_`5W /* --------------------------------------------- */
OW> >6zM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
iqXsDgkr /* --------------------------------------------- */
tjm@+xs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9B3}LVg\ /* --------------------------------------------- */
*(*XNd|| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.8|5;!`WB /* --------------------------------------------- */
'+S!>Lqb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O,I7M?dRf hM(Hq4ed, Qcs0w( etP`q:6^c 看了之后,我们可以思考一些问题:
=&U7:u 1._1, _2是什么?
N9f;X{ 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。
Ahg6>7+R. 2._1 = 1是在做什么?
kRz qgVr% 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。
k1FG$1. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~BI! l 3e^'mT rf&nTDaWI 三. 动工
90$`AMR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_Nbh Wv dFpP_U L w/ZKXDU2 MS%h`Ypo template < typename T >
8ax3"G class assignment
'DH_ihZ {
n ZS*"O#L T value;
gi\UNT9x public :
K9'AYFse assignment( const T & v) : value(v) {}
hN:2(x template < typename T2 >
FkoN+\d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LGVGr } ;
Tj=g[)+K GwlAEh P v#KE"m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K~z9b4a> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*icxK rMUQh~a/ `qbsDfq@ Tq >?.bq9 class holder
W3i X;-Z {
|fm"{$u public :
IAn/?3a~ template < typename T >
gB#$"mq, assignment < T > operator = ( const T & t) const
y
`w5u.' {
;0++):30V return assignment < T > (t);
nr{}yQu }
O7I|<H/gVE } ;
r|7 hm:F) rw dj
D'Sdz\:4 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:
i+.b R.WO /F @a@m| static holder _1;
Ucok&)7- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1hgmlY` UbV} ! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bbx.RL.V 而不用手动写一个函数对象。
t)~v5vr #bLeK$ )kNyl@m +xtR`Y" 四. 问题分析
0bk094 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。
Q1@V?`rkS{ 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。
#9Dixsl*Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}u..m$h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3&JsYQu 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K29KS)~;W Ib8xvzR6I& 五. 问题1:一致性
g8w5X!Z
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
b$ )XS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yq>3IS4O MA:8gD struct holder
Z$5@r2d) {
E>?T<!r~j //
Tp/+{|~ template < typename T >
)zVD!eG_9 T & operator ()( const T & r) const
5gbJTh<JU {
n.Q?@\}2 return (T & )r;
Y1vSwS%{T }
]"M 4fA } ;
s?*MZC A5gdZZ'x 这样的话assignment也必须相应改动:
C"ZCX6p+$ eq\{*r"DCK template < typename Left, typename Right >
O-vvFl#4 class assignment
kST {
R:v`\ Left l;
1)M>vdrP Right r;
Ye_)~,{,p public :
5ff66CRw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
# 1,(I template < typename T2 >
a4! AvG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EkqsE$52 } ;
x3my8'h@ KdOy3O_5N 同时,holder的operator=也需要改动:
q-}J0vu\K hQgi--Msw' template < typename T >
BY$%gIB6> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R('44v5JQp {
PTvP; return assignment < holder, T > ( * this , t);
|nj%G< }
<H~ (iQ ZUMzWK5Th 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。
T{j&w% (z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_>*$%R A_@#V)D2 return l(rhs) = r;
s?5(E} 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
TlZ|E '_C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\^3\_T&6 -U=bC template < typename Tp >
mOyBSOad4 class constant_t
R28h%KN {
Bf F$ const Tp t;
F/}PN1#T public :
jfHVXu^M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'
7>V4\" template < typename T >
PhM3?$ const Tp & operator ()( const T & r) const
nK6{_Y> {
C(_xqn return t;
u*&wMR>Crf }
7{XI^I:n } ;
z@biX I"9S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!UlG!820 下面就可以修改holder的operator=了
*B`wQhB% [3rvRJ. template < typename T >
8fJ- XFK$: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0*8[m+j1 {
y:Qo:Z~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(3"V5r`*; }
Ut8yA"Y~ ?E2/
CM 同时也要修改assignment的operator()
'8wA+N6Zr7 m^Btr template < typename T2 >
UMw1&"0: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?
S>"yAoe 现在代码看起来就很一致了。
%Sfew/"R0 hHdH#-O:4" 六. 问题2:链式操作
<D
pi M` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qV.*sdS> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+X0?bVT 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q?{wRBVVB 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0\Qqv7> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hn-9l1~!h TgVvp0F; template < typename T >
m
Fwx},dl struct result_1
+dk}$w[g {
QVI4<Rxg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$GYcZN& } ;
ep Eg6
W)?B{\ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
=x9zy] NS;,(v{*N template < typename T >
X[}5hZcX struct ref
uG2Hzav {
J(VJMS;_ typedef T & reference;
c:4M|t= } ;
a}+|2k_ template < typename T >
soXeHjNl struct ref < T &>
x\GCsVy {
f 6Bx>lh typedef T & reference;
; 7[5%xM } ;
+hRAU@RA *obBo6!zM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gyJ$Jp &mKtW$K` q template < typename T >
EV z>#GC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3Qfj=;
4 {
4WZ:zr N return l(t) = r(t);
1pVagLlb:7 }
ne4hR]: 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
l_y:IY$" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(qnzz!s t0d1??G 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
lW1Al>dW< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fn(KmuNA _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|[;9$Vn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+HQX]t:Y
最后的布局是:
Ua)ARi % Add
B)O{+avu / \
(hS
j4Cp Divide 5
Tf)qd\ / \
D|@*HX@_Xp _1 3
G<l+94( 似乎一切都解决了?不。
Jc"xH~, 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。
N2vSJ\u 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。
kqYWa`eE 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:
BYFvf(> >uN{co hs template < typename Right >
[nB[]j<R* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^+^#KC8]W Right & rt) const
anjU3j {
x4Mq{MrWp return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p?2\9C4 }
U6e 0{n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}eetx68\ 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。
BMkN68q 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。
@r^a/]5D 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。
9aFu51 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。
+]
>o@ 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?
Eq=~S O% 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:
OZ3iH% \wEHYz template < class Action >
c"Ddw'?e class picker : public Action
$n\{6Rwb {
1%68Pnqk public :
ABw:SQ6=Q picker( const Action & act) : Action(act) {}
eme7y // all the operator overloaded
nj$TdwZbK } ;
kAA1+rG :*Lr(-N- 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。
7)tkqfb] 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:
~v"4;A6 @&p:J0hbp template < typename Right >
awkPFA*c' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>M=_:52.+ {
PTrKnuM\J_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_GS_R%b }
L&ucTc= 7ESSx"^B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
F_.rLgGY 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。
CT,P Q Yl4XgjG template < typename T > struct picker_maker
Is1P,`*! {
^)oBa=jL4 typedef picker < constant_t < T > > result;
viB'ul7o } ;
A?i
~*#wE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`Y>'*4a\ {
*:S_v.Y3" typedef picker < T > result;
$p:RnH\H1 } ;
vy&'A$ H sG{f xha 下面总的结构就有了:
|Hx#Uk# 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。
SO @d\H 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。
n@|5PI"bx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5My4a9 至此链式操作完美实现。
Od_xH >-U'mkIH tQ =3Oa[u 七. 问题3
)E9[=4+*C$ 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。
UMtnb:ek
ac template < typename T1, typename T2 >
8J|2b; Vf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nz/PAs7g6 {
JBqL0H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
U'~M(9uv: }
J5dwd,FQ skr dL.5 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:
by07l5 uCkXzb9_z template < typename T1, typename T2 >
e}l F#$ struct result_2
AXnRAW {
CjR!dh1w_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eX)'C>4W } ;
u}I-#j)wap O-P'Ff"}t 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?
Td,2.YMQ 这个差事就留给了holder自己。
zF:
:?L~ M%&1j >d +;r1AR1)x template < int Order >
0?V{u`* class holder;
0zQ~'x template <>
mIW8K
): class holder < 1 >
75v7w {
N+lhztYQ? public :
eX`wQoV% template < typename T >
}2xgm9j< struct result_1
e= { ?d6 {
^^
>j2= typedef T & result;
2P35#QI[) } ;
|L9p. q template < typename T1, typename T2 >
v9k\[E? struct result_2
_2Zc?*4 {
,GeW_!Q[ typedef T1 & result;
_oz1'}= } ;
d1jg3{pwA template < typename T >
Z
FIy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)6U6~!k {
q@i>)nC R return (T & )r;
zv.#9^/y }
DpCe_Vb%M template < typename T1, typename T2 >
F\u]X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z.}Z2K {
"+XF'ZO return (T1 & )r1;
kz0pX-@b }
#~}4< 18 } ;
-%fc)y&$ O0l1AX" template <>
xig4H7V class holder < 2 >
q$7w?(Lk {
V36u%zdX5n public :
[_T6 template < typename T >
Ly46S struct result_1
PGd?c#v# {
J,G/L!Bp typedef T & result;
.R^R32ln } ;
QXI#gA
= template < typename T1, typename T2 >
q}PUwN6 struct result_2
mX/'Fta {
:>CD; typedef T2 & result;
*epK17i= } ;
LbkQuq/d template < typename T >
(N6=+dNY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C>A} e6o {
qrHCr:~ return (T & )r;
<<DPer2 }
yi8AzUW
cW template < typename T1, typename T2 >
v65]$%F? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lFp : F5 {
XL/V>`E@ return (T2 & )r2;
o\<JG?P }
xsIfR3Ze9 } ;
J``5;%TJp =}"P;4: rR4?*90vjj 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> >。
?7#{#sj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.unlr_eA 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vL#I+_ 2 @.,Mn# return l(i, j) = r(i, j);
ba tXj]: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>u\'k+= \WqC^Di return ( int & )i;
x"7PnN|~ return ( int & )j;
B?db`/G9 最后执行i = j;
= R n 可见,参数被正确的选择了。
RDU 'l^ HBNX a HXN. ,[ vA{DF{S4 }tW1\@
= 八. 中期总结
wE-y4V e 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:
g) ofAG2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SmS6B5j\R 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
l\"CHwN?Y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?e%u[ Q0 8M0<:p/ 29nMm>P.e +W/{UddeKU TtrV
-X>L .E9$j<SP- 九. 简化
610u!_- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
)8taMC:H^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`46|VQAx 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
S\ K[l/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z%]3`_I +-*/&|^等
M96Nt&P` 2. 返回引用。
qYPgn_ =,各种复合赋值等
Uw?25+[b 3. 返回固定类型。
yO/'}FD 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g7w#;E 4. 原样返回。
o4^#W;%w operator,
BC85#sbl 5. 返回解引用的类型。
T-\q3X|y/ operator*(单目)
/eBcPu"[Vb 6. 返回地址。
QO>)ug+ operator&(单目)
+f}w+ 7. 下表访问返回类型。
R2qz>kyyB operator[]
_ t.E_K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
e
+jp,>(v operator<<和operator>>
@.=2*e.z|b MH]?:]K9V OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
5>:p'zI 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;xSlRTNT=6 -aDBdZ;y template < typename Left >
b%X<'8z9Z struct value_return
rW)}$|-Z {
1`1Jn*|TI template < typename T >
U4lAo struct result_1
VoyRB2t {
sDwE,f0h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_AiGD } ;
q#0yu"< 0a+U >S# template < typename T1, typename T2 >
m xy=3cUi struct result_2
yg%T{hyzH {
3P*"$ fH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
V'AZs; } ;
bR=TGL& } ;
x&gS.b* ?o d*"M QjsN7h&% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ks8x xY 6 w0r)
下面我们来剥离functor中的operator()
O.?q8T)n82 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mW."lzIl 7 v(<<> return l(t) op r(t)
Z.0mX# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rzKn5Z return op l(t)
c+u) C%g return op l(t1, t2)
c`V~?]I> return l(t) op
{Yti return l(t1, t2) op
\'x?VVw return l(t)[r(t)]
KkZ o|\V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WtbOm cs)z! 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:
;4(FS 单目: return f(l(t), r(t));
LMYO>]dg
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D?cE$P 双目: return f(l(t));
uX,ln(9I*H return f(l(t1, t2));
.w~zW*M0 下面就是f的实现,以operator/为例
H{*R(S<I UyOoyyd. struct meta_divide
^ `Y1 {
QLyBP!X- template < typename T1, typename T2 >
ON$-g_s>) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>l!DWi6 {
_qhYG1t return t1 / t2;
:WdiH)Zv }
lmr:PX } ;
iLG~_Ob: Amvl/bO 这个工作可以让宏来做:
v]BMET[w V s1Z$HS` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?!kPW^gD template < typename T1, typename T2 > \
i^DZK&B@u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S%m$LM]NCg 以后可以直接用
: w 4Sba3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mw&)j R$& 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
[0mg\n? (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。。。)
@I|gA 2:l8RH!Y )]5}d$83 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
`>cBR,)r k\a&4v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X,8]g.< class unary_op : public Rettype
rSvQarT {
$Y5m"wySZ Left l;
K=82fF(- public :
Q)s[ls unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B#K{Y$!v 4R/cN'- template < typename T >
?
@Y'_f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>ps=z$4j* {
%nfaU~IqK return FuncType::execute(l(t));
OWRT6R4v }
89[5a <,!e*V*U template < typename T1, typename T2 >
z.q^`01/H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2\p8U#"" {
$kA'9Y return FuncType::execute(l(t1, t2));
"ebm3t@C }
zFqlTUD`t } ;
M_wj>NXZ W5^m[,GU' K*_5M 同样还可以申明一个binary_op
fvDt_g9 oI =-e`OHA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#Jo#[-r class binary_op : public Rettype
0Y81B;/F {
.W#-Cl&n8 Left l;
`H.~#$ Right r;
1@)kNg)*$ public :
([r4N#lx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T5g}z5~" +M"Fv9 template < typename T >
]{Ytf'bG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bV5 { {
"+g9}g return FuncType::execute(l(t), r(t));
CHeU?NtFps }
78}QaE [<+A?M= template < typename T1, typename T2 >
D+Ke)-/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M?iU$qI {
gkJL=, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
GESEj%R/b }
3++}4%w } ;
i|]Kw9 4$);x/
a N:j,9p0, 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
}9k/Y/. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b'!t\m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
PJq;OM| 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。
UE-< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E<j}"W$a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
:2'y=t # 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
66P'87G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
U7)#9qS4 下面是修改过的unary_op
l EcZ/ 1S&GhJ<wJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9Q~9C9{+ class unary_op
D5o[z:V7" {
8T7ex(w Left l;
\3M<_73 7#~v<M6 public :
q c(R
/[ SdOa#U) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^#|Sl D] /6=IL template < typename T >
:y/1Jf'2f struct result_1
eGwO!Lv}B {
:%6OFO$z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<Km
^>9 } ;
YUzx,Y>k jGg,)~)Y template < typename T1, typename T2 >
aVg~/ struct result_2
8#m,TOp {
_d|CO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/|<Pn!}J } ;
zBQV2.@ J0ysZ] template < typename T1, typename T2 >
YFJw<5& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PBeBI: {
|rU? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&$$o=Y g, }
Fy;
sVB e^LjB/<Th template < typename T >
Wc*jTip typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]C;X/8'Jf5 {
5NR@<FE return OpClass::execute(lt(t));
8l1s]Kqr }
:*=fGwIWS L@5j? N?F } ;
=bBV
A0y HzMr _o52#Q4 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
YE*%Y[" 好啦,现在才真正完美了。
%`_Rl>@K= 现在在picker里面就可以这么添加了:
O"M2*qiH ( <e q[( template < typename Right >
t/wo
G9N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
( GW"iL#. {
`SH14A* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~Ydm"G }
`pYyr/ 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。
fTOGW`s^ 6!`GUU Ei7Oi!1 hh-a+]
c0 r j.X" 十. bind
U2Tw_ 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。
.6LlkM6[g 先来分析一下一段例子
GBl[s,g[| O'Q,;s`uC <t&Qa~mA int foo( int x, int y) { return x - y;}
G=F _{z\} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!,^y!+,Qy bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;nx.:f 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。
n)j0h- 我们来写个简单的。
=fy\W=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:
' Tk4P{ 对于函数对象类的版本:
6)PnzeYW 2 :4o`o template < typename Func >
AHo }K\O?r struct functor_trait
nMJ(tQ {
m^~5Xr" typedef typename Func::result_type result_type;
gZ|!' } ;
?iZM.$![ 对于无参数函数的版本:
Cw"[$E'J .EReYZO template < typename Ret >
!9{hbmF# struct functor_trait < Ret ( * )() >
~Zn|( {
\:g\?[ typedef Ret result_type;
po(pi| } ;
(<
>L fn 对于单参数函数的版本:
JeN]sK)8x 5UJ ?1"J template < typename Ret, typename V1 >
\*&?o51!e struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Uq @].3nf {
X`3_ yeQc typedef Ret result_type;
tDavp:M1v } ;
ACy}w?D< 对于双参数函数的版本:
-\USDi( 8f1M6GK? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5
1N/XEk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sv&^sARN {
'7}2}KD typedef Ret result_type;
Td|u-9OM } ;
lo1bj *Y2 等等。。。
a0+q^*\d\R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o>nw~_ H\ >tPf.xI|l template < typename Func >
3~7!=s\v struct func_return
F:d2; {
nW^h
+ template < typename T >
mQ<4(qd) struct result_1
Dkb`_HI {
d=meh4Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n$XEazUb0N } ;
OF={k[ @87Y/_l template < typename T1, typename T2 >
6Q\|8a struct result_2
3!\h'5{ {
fI`gF^u( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|pv$],&&: } ;
DQ3L= } ;
,`RX~ H=C 9od*N$ m<)`@6a/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(&Jo.
< _Y;tD template < typename Func, typename aPicker >
q^<HG] class binder_1
9unRMvE u {
Z'j[N4%BK Func fn;
I<CrEL<5}~ aPicker pk;
8C8S)
; public :
1++g@8 qzJ<9H template < typename T >
jc )7FE struct result_1
+B1&bOb {
h'};spv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RqGX(Iuv } ;
xSd&xwP tm5)x^7 template < typename T1, typename T2 >
|u?VlRt struct result_2
8ta@@h {
B7[d^Y60B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d8vf
kVB } ;
-$o0P'Vx oRSA&hSs binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YLQ0UeDN' r!dWI template < typename T >
KzO"$+M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3~tu\TH6d {
(1[59<cg] return fn(pk(t));
|xcI~ X7Q }
p__wBUB template < typename T1, typename T2 >
f\dfKNm6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b{
x lW }S {
hI!BX};+} return fn(pk(t1, t2));
F""9O6u }
MXcW
&b } ;
YPI)^ } c#}K,joeU &N/t%q 一目了然不是么?
Ha-]U:Vcx 最后实现bind
+n;nvf}( (4L/I UrvUt$WO template < typename Func, typename aPicker >
bJ!\eI%ld picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&[-(=43@ {
tr,W)5O@L return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
h.>SVQzU }
:9UgERjra c,2& -T} 2个以上参数的bind可以同理实现。
N2}SR|. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?ZRF]\dP] LN5LT'CE 十一. phoenix
}R['Zoh4I Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
JkAM:,^( SU ~a()" for_each(v.begin(), v.end(),
Q[j| 2U (
D9oNYF-V do_
OT])t<TF6 [
VyxYv-$Y cout << _1 << " , "
:*''ci ]
:x\[aG9 .while_( -- _1),
n(F!t,S1i cout << var( " \n " )
yV{B,T`W )
A#"Wk]jX );
[MTd<@ jfxNV2[ 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:
~wb1sn3 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
X(N~tE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m@2E ~m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)5Khl"6!z Zo3!Hs ZA FQ<-Wc template < typename Cond, typename Actor >
+94)BxrY class do_while
7=l~fKu {
S>yi D`v Cond cd;
(u,)v_Oo]a Actor act;
&uNec(c public :
'$tCAS template < typename T >
&BVHQ7[ struct result_1
$p0nq&4c {
(g##wa)L typedef int result_type;
O*xx63%jR } ;
k"N>pjgd$ %6m/ve do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f@OH~4FG fzSkl`K} template < typename T >
]EiM~n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pHeG{<^ {
jRK}H*uem do
C(N'=-;Kl {
wNf:_^|} act(t);
.a%6A#<X }
1b5Z^a<u while (cd(t));
@ st>#]i4 return 0 ;
?JrUZXY }
RHF"$6EAFG } ;
5GsmBf$RUb z74JyY 'n &p5% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
k<9,Ypa
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。
)&c2+Y@ 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。
!nmZ"n|}p 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。
P3oYk_oW 下面就是产生这个functor的类:
$@AJg BZeEZ2" e={O&9Z template < typename Actor >
LO`0^r class do_while_actor
TFSdb\g {
N63?4'_W Actor act;
7e<=(\(yl public :
b_x!m{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vXJs.)D7 ]cRvdUGv template < typename Cond >
RD`|Z~:q:K picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6uRE9h| } ;
e,(Vy {v"f){ }<Ydj .85 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N_%@_$3G] 最后,是那个do_
}8O9WS Es=G' au bb_elmb)n class do_while_invoker
*l7 `C) {
`,O7S9]R+ public :
R@\fqNq template < typename Actor >
]OpGD5jZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wSR|uh {
U][E`[m# return do_while_actor < Actor > (act);
:!i=g+e] }
Ana[>wSZO@ } do_;
`
nX,x-UM h7]+#U]mi 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:(q4y-o6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&v:zS$m> 最后来说说怎么处理break和continue
|q4=*X q 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。
TOiLv.Dor 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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