一. 什么是Lambda
CzG/=#IU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6yhRcvJ} 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,
oE$zOS&2 :}[D;cx 9 N9Q#o$!. F{F SmUxzK class filler
Rj~y#m {
jP"yG# public :
Zl{DqC^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
t[X,m]SX } ;
Sbjc8V ut :0(:}V3 z\ CC XOxd 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:
;-!O+c )C%S`d<%, tq2TiXo% -59;Zn/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
; 8u5 uEDvdd#V. l8RKwECdPn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[_zoJ o`7B@]
W>m#Mz HQ`A.E2 二. 战前分析
iS}~e{TP/ 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。
f^ 6da6Z 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
);L +)UV ^LAdN8Cbb 4/E>k <MA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!E9A=u{ /* --------------------------------------------- */
jQY^[A vector < int *> vp( 10 );
4L)Ox;6> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!k=~a] /* --------------------------------------------- */
-ZBSkyMGy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W Z^u%Z /* --------------------------------------------- */
<(B: "wI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f%c- /* --------------------------------------------- */
"Sd2VSLg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4Q^i"jT /* --------------------------------------------- */
r9$7P?zm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1zc-$B`t m'5rzZP JbW!V Y .$s=E8fW 看了之后,我们可以思考一些问题:
x<h-F 1._1, _2是什么?
O%rt7qV"g2 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。
Tg/rV5@ka 2._1 = 1是在做什么?
J_>nn 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。
5MS5 Q]/ 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。
{y==8fCJ _`q ei0 Fn*)!,) 三. 动工
PZSi}j/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&-4SA j =\)qUs\z #(d/A< #{|F2AM template < typename T >
c4xXsUBQk class assignment
G,A;`:/ {
LJmRa T value;
h/\/dp/tt public :
>y^zagC* assignment( const T & v) : value(v) {}
If%**o template < typename T2 >
1}b1RKKj< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]|)M /U * } ;
_dynqF8* VU(#5X%Pn >}>cJh6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LOlj8T8Z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#;Z+X) _:.'\d( (S
k+nD %XK<[BF class holder
\%/zf {
G~`nLC^Y public :
1J O@G3, template < typename T >
#;9n_) assignment < T > operator = ( const T & t) const
!UW{xHu {
_,5) return assignment < T > (t);
?)'+l }
=%$BFg1a( } ;
S`Wau/7t GXx/pBdy[4 iJ 8I#
j+N 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
vV 7L
:> 3M<T}> static holder _1;
t/0h)mL} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%eLf6|1x .T }q"
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O7GJg;>? 而不用手动写一个函数对象。
Hp?uYih0 8cv [|`< a0[Mx 4 CAV
Q[r5y 四. 问题分析
*"K7<S[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'Z ,T,zW 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
JBvP {5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)6,Pmq~) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ncle8=8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
sH{4 .tw ik Pm,ZN 五. 问题1:一致性
;c~%:| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
fN{JLp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l/o
4bkV ;,F:.<P struct holder
'*,P33h9<! {
-p2 =?a //
f+j-M|A template < typename T >
hp)k[|u; T & operator ()( const T & r) const
3# r`e {
{[Vkht} return (T & )r;
+
c"$-Jr }
? {vY3~ } ;
VN!+r7w' _4h[q4Z 这样的话assignment也必须相应改动:
4Hcds9y9 mzh7E[S_,i template < typename Left, typename Right >
Wo8.tu-2 class assignment
z'd*z[L~ {
NamO5(1C Left l;
!JC!GS"M5 Right r;
A%dI8Z, public :
Th[Gu8b3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v$i[dZSN[ template < typename T2 >
"I`g(q#Uo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j[y,Jch } ;
v a
j h`:f 同时,holder的operator=也需要改动:
I&Y9 li
Hz5<| template < typename T >
(S4[,Sx6E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CEr*VsvjsU {
gm}[`GMU return assignment < holder, T > ( * this , t);
o?\v
8.n }
&*3O+$L a}#Jcy!e 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,^>xD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|<Gq^3 2 ]v{TSP^/ return l(rhs) = r;
m? #J`?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。
?IHa>f: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
H[KTM 'n D%NVqk| template < typename Tp >
BavGirCp
class constant_t
{s/u[T_D2 {
't:s6 const Tp t;
&XE eJ public :
4|[)D/N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&!pG1Fp9 template < typename T >
ZyQ+}rO const Tp & operator ()( const T & r) const
.qjdi`v {
Udbz;^( return t;
!-gjA@Pk }
3A5:D# } ;
Cvf^3~q q
VcZF7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L=9w
3VXS 下面就可以修改holder的operator=了
.*>pD/ v)AadtZ0d template < typename T >
$IU|zda8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FaUc"J {
:0)nL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;x=r.3OQy }
6*92I ka$oUB)iQ 同时也要修改assignment的operator()
d/4k F lp=8RbQYC template < typename T2 >
(#"iZv, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A>dA&'~R 现在代码看起来就很一致了。
iig ({b IR<`OA 六. 问题2:链式操作
XdR^,;pWE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F;,LY:s|Z 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。
V;}6C&aP. 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。
OG&X7>'3I{ 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。
4M4oI . 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BDCFToSf| 3+v+_I>%k
template < typename T >
XK 09x1r struct result_1
z8"(Yy7m {
9?xc3F2EBD typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\X?GzQkr } ;
9uL="z$\ yF#:*Vz> 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:
~>]/1JFz WKwU:im template < typename T >
m{)F9F struct ref
c8
xZT {
d].(x)|st typedef T & reference;
pd1V8PZSG } ;
#g6*s+Gm template < typename T >
VP<_~OLc struct ref < T &>
vKvT7Zxc {
u3>Dvl@ typedef T & reference;
s{]2~Z^2od } ;
%bs~%6) [qEd`8V( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
h5.>};"@' %+y92'GqG/ template < typename T >
N))G/m3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
X+*"FKm S. {
z&@Vg`w" return l(t) = r(t);
uWSfr(loX }
/` j~r;S 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。
WF.y"{6> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9se,c 6*:mc 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
Lb>UraUvL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$M(ZKS3,j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Gpauy=4f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%HNe"7gk 最后的布局是:
=
+=k(* Add
vV?=r5j / \
)Z2l*fV Divide 5
@zHTKi` / \
?+WSYg0 _1 3
BP7&wd 似乎一切都解决了?不。
y,`SLgBID 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。
re `B fN 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。
aNW!Y':*
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:
u\JYxNj1 MJ)aY2 template < typename Right >
u{-J?t&` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YlY3C Right & rt) const
]qLro< {
ua^gG3n0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.>{.!a }
#z*- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Z\`i~ 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。
lR9~LNK? 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。
abVz/R/o 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。
Y`x54_32 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。
f[bx|6 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?
jo-qP4w 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:
c-2##Pf_8O K`25G_Y3@ template < class Action >
ftqi >^i class picker : public Action
2bB&/Uumsd {
wV9[Jl\Z public :
lAM"l)Ij picker( const Action & act) : Action(act) {}
Of*z9YI // all the operator overloaded
&D|wc4+ } ;
}h6N.vz {bSi3 oI 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。
B[]v[q< 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:
{=Y.Z1E: *W#_W]Tu template < typename Right >
L0Fhjbc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jG0o-x=X {
)T=cd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"Zh6j)[o }
!i|]OnJY k lRS:\dW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d `z),A= 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。
aK%i=6j! 6+MZ39xC template < typename T > struct picker_maker
oWZbfR9R {
0V5 RZ`. typedef picker < constant_t < T > > result;
s4$Z.xwr } ;
>l\?K8jL9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6%K,3R-d {
*o/Q# typedef picker < T > result;
O>=D1no* } ;
`g;`yJX< 3MR4yw5v 下面总的结构就有了:
+,xl_,Z6 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。
;+dB-g[ 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。
`dH[&=S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uqhNi!; 至此链式操作完美实现。
'$]u?m A
'Q
nL p&nIUx" 七. 问题3
?#8s=t 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*Ge2P3 k+au42:r template < typename T1, typename T2 >
ddDl~&}o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
? jywW$ {
pU4B6KTW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O\64)V
0 }
0L
"+, tN'-4<+ 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:
p/|":(U Z|YiYQl[) template < typename T1, typename T2 >
A9_)} struct result_2
3Z* ' {
k!gft'iU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z:l.{3J$ } ;
\}0J%F1 kKV`9&dZe 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?
hw?'aXK{ 这个差事就留给了holder自己。
kI>Iq
Q-h F d:A^] k_rtsN template < int Order >
;%r#pv~ class holder;
p{knQ], template <>
E\5cb[Y class holder < 1 >
w l.#{@J]< {
A$K>:Tt> public :
(fc
/"B- template < typename T >
0jY#,t?> struct result_1
8Y.25$ {
7-nz'-' typedef T & result;
3,@I`
M } ;
KGCm@oy template < typename T1, typename T2 >
. Q3GA0O struct result_2
i^[yGXtW {
V9:h4] typedef T1 & result;
DP=4<ES%+ } ;
n3, ?klK template < typename T >
D2$"!7O1H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'Ldlo+*|5 {
FF:Y7wXW return (T & )r;
#P,mZ}G\ }
*5$$C&@o9 template < typename T1, typename T2 >
M<t>jM@'A# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,LjB%f[ {
0*66m:C2 return (T1 & )r1;
WH F>J }
qRMH[F$` } ;
Jsee8^_~ ^c1%$@H template <>
|k~\E|^ class holder < 2 >
gkdd#Nrk {
=]h 5RC public :
zbt>5S_ template < typename T >
n>F1G
MX struct result_1
R v61*F4 {
w(kN0HD typedef T & result;
;m{*iKL6{ } ;
yM%,*VZ template < typename T1, typename T2 >
F&}>2QiL struct result_2
uJ<sa; {
;H5H7ezV typedef T2 & result;
3%Jg' Tr+ } ;
J]8nbl template < typename T >
sy+o{] N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r40#-A$ {
\S(:O8_"68 return (T & )r;
#/'5N|? }
)Yvf9dl template < typename T1, typename T2 >
$ig%YB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7dl]f#uZU {
JV|GEn\@N return (T2 & )r2;
C<CE!|sfr }
k$nQY } ;
yBKkx@o#z {s} @$rW K8y/U(@|D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
=T$-idx1l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k36%n
*4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>&h#t7< K29]B~0%E return l(i, j) = r(i, j);
1<_i7.{k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
EB'(%dH tp2CMJc{L return ( int & )i;
;\=W=wL( return ( int & )j;
hv
18V>8 最后执行i = j;
yyJ4r}TE 可见,参数被正确的选择了。
_K{hq<g "=I
ioY lJ!+n<K+ {uEu
^6a5 T69'ta32V 八. 中期总结
HVzG }r(J 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:
:&Xy#.un 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
CK1Xdyf_S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|,F/_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)P\Vd # ,mH2S/<}S ]Lq9Ompf(t cCN[c)[c| YK#bzu ,! }?xu/C 九. 简化
1,fjdd8OM; 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。
q:.URl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E!J;bX5 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:
4J*%$Vxv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
" FI]l<G& +-*/&|^等
GkjTE2I3 2. 返回引用。
-p =b5L =,各种复合赋值等
UahFs 3. 返回固定类型。
4-efnB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H)1< ;{: 4. 原样返回。
xfw)0S operator,
6bCC6G
5. 返回解引用的类型。
|S#)[83*3 operator*(单目)
O G#By6O 6. 返回地址。
DzX5_ kA operator&(单目)
M
H }4F 7. 下表访问返回类型。
eS9/-Y operator[]
HErTFY+vC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2bU3*m^M operator<<和operator>>
weC$\st:D SLRQ3<0W_ 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。
(u@p[ncN} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`WHP#z iF2/:iP template < typename Left >
`V[{(&?,n struct value_return
+~Ri CZt {
='<0z?Af template < typename T >
qCOe,$\1/ struct result_1
G@b|{! {
bWAhK@epI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
knZee!FA7
} ;
g&;:[&%T] s)W^P4< template < typename T1, typename T2 >
8E1swH5z struct result_2
3=V79& {
NK'awv),pM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
iO4YZ! } ;
+K2jYgy } ;
=p|,~q&i ?cf9q@eAH YuXq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'cJHOd [9NzvC 9I 下面我们来剥离functor中的operator()
SN O'*? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*KSQ^.sYh ^'r/;(ZF*/ return l(t) op r(t)
%gDMz7$~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
he;;p ="!* return op l(t)
1I^[_ /_\y return op l(t1, t2)
s<LF=qGu return l(t) op
ziCTvT return l(t1, t2) op
9.f/d4 return l(t)[r(t)]
B'B,,Mz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
37Vs9w %g}ri8 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:
PvX>+y5 单目: return f(l(t), r(t));
sF}T9Ue return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8@ck" LUzD 双目: return f(l(t));
4vcUHa|4 return f(l(t1, t2));
z/aZD\[_ 下面就是f的实现,以operator/为例
!_)*L+7f_ n#,|C`2r struct meta_divide
1foy.3g- {
rI)op1K template < typename T1, typename T2 >
Hrm^@3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z/(^E8F {
E9t[Mb %0 return t1 / t2;
}N!I|<"/ }
h^eaV,x>= } ;
lAz.I u{maE , 这个工作可以让宏来做:
4~=/CaG~ V9qA.NV2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,[&@? template < typename T1, typename T2 > \
0q(}n v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8.bIP
ju%v 以后可以直接用
W>+\A" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k\X1`D}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
sui3(wb (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。。。)
q"4{GCavN <5
G+(vP #-kG\} 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
>AI65g 8?AFvua}r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S*<+vIo class unary_op : public Rettype
7<['4*u {
1*<m,.$ Left l;
jh\L)a* public :
W3K?K- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$-'p6^5 F[mL_JU
template < typename T >
S,,,D+4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V(n7hpS {
qB
PUB( return FuncType::execute(l(t));
G$&SlJZEk }
+x$GwX ~p^&`FA template < typename T1, typename T2 >
NrPs :` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cXu"-/ {
zsnXPRF return FuncType::execute(l(t1, t2));
WVl yR\. }
GF[onfQY7 } ;
$
\0)~cy qg6283'? ousvsP%' 同样还可以申明一个binary_op
n5h4]u Lq.aM.&;# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IF-g % class binary_op : public Rettype
FYh+G-Y# {
^\:"o Left l;
udYk
6 Right r;
+Zgh[a public :
R:8\z0"L* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S?n, O+q [O92JT:li template < typename T >
| wuUH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eCHT)35u {
uzjP!qO return FuncType::execute(l(t), r(t));
C,$$bmS= }
ea!_/Y ,q$'hY TaJ template < typename T1, typename T2 >
d*;wHA,}F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MBZ/Pzl~ {
*mH++3h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P5/\*~} }
Fy_D[g } ;
kpFt e7rD,`NiV ";\na!MT 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5{?J5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{z:aZ]QhKc DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T;jy2|mLo 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,kiyxh^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U'8+YAgc 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
4 0as7.q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{T EF#iF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
>;I$& 下面是修改过的unary_op
b7&5>Q/g [k qx%4q) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wJ
0KI[p(S class unary_op
(Q~ p"Ch {
8{QN$Qkn Left l;
iupuhq$] >p"ytRu^ public :
4 XSEN]F "tax unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N,N9K vhe[:`=a template < typename T >
R0|dKKzS struct result_1
h$3o]~t {
1yHlBeEC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K1i@.`na/$ } ;
B.)!zv\{ 53>y< template < typename T1, typename T2 >
tS|gQUF17 struct result_2
RE~9L5i5 {
Z]U"i 1lA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k0[b4cr` } ;
'vbrzI5m $,Q0ay template < typename T1, typename T2 >
Vu6$84>-, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A{3VTe4TV {
Ll4/P[7:? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$H}G'LqiG }
[1Cs ry^FJyjW template < typename T >
.;),e# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
']]Czze {
N$cm;G=] return OpClass::execute(lt(t));
fGK=lT$ }
/K!&4mK UEkn@^&bg } ;
K ?R*
)_ ep|>z#1 6k569c{7 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
v D"4aw 好啦,现在才真正完美了。
RRXnj#<g 现在在picker里面就可以这么添加了:
\9r1JP0 ~=xiMB;oH template < typename Right >
2VB|a;Mo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ANqWY&f {
5%` fh% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=~qQ?;on }
.x6c.Y.S 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。
#J4{W84B 'E_M,Y v2Lx4:dzi l~_]k SQ$|s%)oB 十. bind
gXrXVv<)yw 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。
qIXo_H&\C 先来分析一下一段例子
,#
i@jB T9&-t7: 32#|BBY int foo( int x, int y) { return x - y;}
M`_RkDmy< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Tf0"9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1a_R8j 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。
D7v-+jypp 我们来写个简单的。
}bkQr)us 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Vp"=8p#k 对于函数对象类的版本:
1W@ C]n4 k
5~#_D> template < typename Func >
h`{agWB struct functor_trait
0j@nOj(3 {
#ZzFAt typedef typename Func::result_type result_type;
NoSq:e } ;
|DB7o+4 对于无参数函数的版本:
i!AFXVX $-x@P9im template < typename Ret >
}MW7,F struct functor_trait < Ret ( * )() >
PIo8m f/ {
p=fj1* typedef Ret result_type;
i\h"N K } ;
HV*Dl$ 对于单参数函数的版本:
SK6?;_ [SJ-]P|^l template < typename Ret, typename V1 >
M{!Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J #ukH`|- {
)iKV"jsC typedef Ret result_type;
pv3SAO4 } ;
/"Z6\T9 对于双参数函数的版本:
__B`0t oSAO0h>0N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@
OSSqH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wWh)yfPh8H {
htgtgW9
^P typedef Ret result_type;
&>jSuvVT } ;
ON.1'Wk? 等等。。。
!L|}/u3v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
lla ?;^, LtJl\m.th template < typename Func >
bi01] struct func_return
\ytF@"7 {
F\K&$5J{p template < typename T >
5*~]=(BE struct result_1
Es7+bFvsE8 {
3zr95$Mt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t9C.|6X } ;
XA1gV>SJ ~4T:v_Q7g template < typename T1, typename T2 >
ulA|| struct result_2
3?n2/p
7= {
AlVBhR` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@N(*1,s2 } ;
OrG1Mfx&2% } ;
w$`[C+L i(hL6DLD 6=aXz2.f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[B2g{8{! CO<P$al template < typename Func, typename aPicker >
MS>QU@z7c class binder_1
n7>L&?N#y# {
"t
^yM`$5[ Func fn;
VGe OoS aPicker pk;
$\9M6k' public :
CogN1,GJ +N3f{-{"Yo template < typename T >
Dr_ (u<[ struct result_1
zJMm=Mw^ {
>QA;02 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^!FLi7X } ;
.XZq6iF9 l`mNOQ@}' template < typename T1, typename T2 >
5`3Wua struct result_2
>508-)' {
SJ%h.u@&@F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(X{o =co, } ;
=Z(_lLNmh H1fKe=$1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
cYeC7l" N -z template < typename T >
izvwXC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O8mmS! {
O]1aez[ return fn(pk(t));
-Uj3?W }
x("V+y* template < typename T1, typename T2 >
1SwKd*aRR? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
phc9esz {
JNx;/6'd, return fn(pk(t1, t2));
3~ptD5@WF }
^sP-6 ^ } ;
"<=HmE-; |jhu m\DI6O"u' 一目了然不是么?
\Ctl(uj 最后实现bind
Vx#n0z UVUoXv)N ,ozgnhZY template < typename Func, typename aPicker >
jqJ't)N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#Aver]eK {
H[e=^JuD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`^G?+p2E }
B]lM69Hz {Y6;/".DM 2个以上参数的bind可以同理实现。
nX>HRdC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
u]$e@Vw. A?;KfVq 十一. phoenix
vFx0B? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0)0,&@])7 I%b}qC"5M for_each(v.begin(), v.end(),
<fm<UO,% (
D\LXjEme. do_
P: QSr8K [
<?E~Qc t cout << _1 << " , "
Oe_*(q& ]
`%<^$Ng; .while_( -- _1),
H3Zsm)+: cout << var( " \n " )
J};=)xLX; )
IPa)+ ZQ );
;%YAiW8{Xk (DTXc2)c 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:
of<(4<T 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
%-Oo92tP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p
O O4fc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C4.g}q sqE? U*8.- ]N4?*S*jd) template < typename Cond, typename Actor >
nf,u'}psdJ class do_while
~}@cSv'(1 {
^)i1b:4 Cond cd;
7@u:F?c Actor act;
{IG5qi?/E) public :
[39 template < typename T >
Ra-%,cS struct result_1
RKtU@MX49 {
.DN)ck:e; typedef int result_type;
Y| 2Gj(*8 } ;
5m\T~[`% +m]Kj3-z@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;+NU;f/WM fZNWJo# `. template < typename T >
%VsIg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NA-)7i*>J {
{[Z}<#n) do
I?~iEO\nh {
;cfmMt!QWJ act(t);
aS)Gj?Odf }
W*jwf@
0 while (cd(t));
syB.Z-Cpd return 0 ;
grbUR)f<?- }
?_BK(kL_ } ;
yRtxh_wr9
6Sr}I,DG T^1]|P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1J?x2 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。
89+Q^79m 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。
eUZvJTE 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。
Z+M* z; 下面就是产生这个functor的类:
{<#~Ya- >[&Zs3> oJln"-M1nx template < typename Actor >
dHJ#xmE!pP class do_while_actor
*)0-N!N#) {
5fuB((fd( Actor act;
|x$2-RUP public :
Qk#`e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]zUvs6ksLG TBr@F|RXiO template < typename Cond >
d"~-D; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{~a+dEz } ;
4O1[D?)`x #*)X+* :}{,u6\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@q<F_'7is 最后,是那个do_
m|%ly l/ :23\ /gUD!@ class do_while_invoker
T/Fj0' {
;lU]ilYv public :
")i>-1_H template < typename Actor >
I]vCra do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(n
{,R {
hY[Vs5v return do_while_actor < Actor > (act);
:W*']8 M- }
kD{qW=Lpn } do_;
_=ziw|zI w\(;>e@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xn3
\a81 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x!^u$5c 最后来说说怎么处理break和continue
CTh!|mG 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。
ReZ&SNJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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