一. 什么是Lambda
g2u\gR5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pm[i#V<v 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,
Uw3wR!: /pLf?m9 oBo |eRIt| x7jFYC class filler
%ca` v;]. {
6J$I8b#/ public :
]Qp-$)N void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7lwFxP5QT } ;
) <w`:wD U5?QneK &W `7 b< 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:
]z#Ita; hC]:+.Q+ ;!3: 3; P1$D[aF9$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X_,R!$wbg: (FGHt/! Qz$nWsD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|BD2=7,z NJQy*~P 2zX9c<S=5 =&FaMR2 二. 战前分析
UDgX
A 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。
@zLyG#kHY 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
N!-P2) @ E9@Sc>e f9d{{u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fp]ErDan /* --------------------------------------------- */
cXYE!( vector < int *> vp( 10 );
GR 1%(, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Cyo:Da
A /* --------------------------------------------- */
Y'+KU/H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B9c
gVTLj /* --------------------------------------------- */
~JS@$ # int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qc';< /* --------------------------------------------- */
HTm`_}G9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O+[s4] /* --------------------------------------------- */
4#ikdjB; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vCOtED*< 2gEF$?+q? kcMg`pJ4< z"FxKN~Z 看了之后,我们可以思考一些问题:
z*cKH$': 1._1, _2是什么?
)gAqWbkB 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。
Kt/:caD 2._1 = 1是在做什么?
QDKY7"H 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。
4<f^/!9w 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。
q:vGG K^ wZKmU .4<lw 三. 动工
,;<M+V3+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HJlxpX$_ $gL^\(_3H w`dSc@ : HLc3KYIk template < typename T >
<$K7f class assignment
f=8{cK0j {
lW4 6S T value;
i4M%{]G3Y public :
M(^ e)7a1 assignment( const T & v) : value(v) {}
\#F>R, template < typename T2 >
OO,EUOh-T: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bPV;" } ;
VS_I'SPPIc ,F "P/`i' ni<\AF]` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0 ;4 YU%u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nu2m5RYx TnQW~_: l701$>> \vS >jB class holder
2~V"[26t {
2NB$(4/ public :
[Ov/&jD" template < typename T >
aO
bp" assignment < T > operator = ( const T & t) const
9eR";Wm]) {
'rVB2
`z- return assignment < T > (t);
lfr^NxO U }
E;q+u[$ } ;
sG^{
cn C@pn4[jTl 19%zcYTe 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:
C3
BoH& {j4&'=C: static holder _1;
JcfGe4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!:}m-iqQ1 Deq@T { for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%:OX^^i; 而不用手动写一个函数对象。
nEbZ8M E*s _Y Zt9ld=T _!w69>Nj 四. 问题分析
9Q7342 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。
KJs`[,;< 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。
Kb'4W-&u! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+HgyM0LFg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%Z-xh<& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u7 <VD +&E\w,Vq^ 五. 问题1:一致性
p=|S% 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?|
BQs\!~Ux2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
btbuE z<J2e^j struct holder
o'Y/0hkh {
Fr2F&NN`D //
$
% B template < typename T >
*Y!RU{w+Z T & operator ()( const T & r) const
b~<:k\EE {
@3~Wukc return (T & )r;
_@g\.7@0G }
a :cfr*IsK } ;
YtXd>@7 A-rj: k! 这样的话assignment也必须相应改动:
,-DU)&dF ^
q3H template < typename Left, typename Right >
*nv^s class assignment
CdtCxy5 {
/-(OJN5F^ Left l;
6 B7F Right r;
mXyg\5 public :
Vo|[Z)MO` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~ftR:F|9 template < typename T2 >
64^l/D( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7loWqZ } ;
V6k Dyl( ='-/JH~ 同时,holder的operator=也需要改动:
5XuQQ!` R38
\&F template < typename T >
Yjl:i*u/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$I<\Yuy-M9 {
D u_;!E return assignment < holder, T > ( * this , t);
yQ&C]{>TS }
(`R
heEg@f &!FI!T
-WH 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}FX:sa?5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fUOQ(BGp m/< @Qw return l(rhs) = r;
lsgZ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
z f>(Y7M 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
xqauSW (UTA3Db template < typename Tp >
[<>%I#7ulG class constant_t
@l&{ j {
:'[ha$ const Tp t;
gJg+
]-h/ public :
\tP*Pz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NceK>::56 template < typename T >
n]>L"D, const Tp & operator ()( const T & r) const
|3hNTH? {
Ix~rBD9 return t;
Ds{DVdqA$c }
LC e6](Z } ;
FtDF} 2tQ?=V(Di 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=Ew77 下面就可以修改holder的operator=了
n;QFy5HB8 _:Jma template < typename T >
p[;@9!t assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8~O0P= {
J~h9i=4<bF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O5:[]vIn }
A+z}z@K O:8Ne*L`D 同时也要修改assignment的operator()
e+?;Dc-SJ\ @ 0/EKWF template < typename T2 >
f>m! }F: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#IJ6pg>K 现在代码看起来就很一致了。
X +/^s) NL'(/|) 六. 问题2:链式操作
{s=c!08= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^S(QvoaQ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
DU-dIqi 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
o@L
'|#e 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
(?i4P5s[! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e488}h6#m K
28s<i` template < typename T >
|EY1$qItid struct result_1
&y-z[GR[{ {
cs[nFfM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*q@3yB} } ;
db>"2EE S7@/dHN 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:
R_vK^Da Sae*VvT6 template < typename T >
N,*'")k9 struct ref
<y#@v G {
N37CAbw0 typedef T & reference;
J6@RIia } ;
rmdg~ template < typename T >
fVi[mH0=+ struct ref < T &>
48{B} j%oU {
X9C:AGbp typedef T & reference;
n'1LNi } ;
c2]h.G83 l-SVI9|<0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ET%F+ R''2o_F6 template < typename T >
?`75ah typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(@=h(u . {
%UG|R: return l(t) = r(t);
*9`k$' }
3~LNz8Z* 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
G)gb5VW k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
aFL<(,~r o<5+v^mt# 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
H)Z$j&S{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f{|n/j;n=C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j#YVv c% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V}JBv$+ko 最后的布局是:
TeyFq0j@' Add
l vBcEg / \
gRZ!=z[& Divide 5
(R9"0WeF / \
2<d'!cm _1 3
/sqfw,h@ 似乎一切都解决了?不。
f*^bV_ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
qVvnl 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
-WGlOpg0; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
h|<;:o?yh "kKIv|` template < typename Right >
tv;?W=&P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l>("L9 Right & rt) const
-.-@|*5 {
4z^~,7J^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5H(
]"C }
Ft_g~]kZo 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FR\r/+n:t0 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
g O8~$Aj 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。
#(Yd'qKo 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。
i6O'UzD@T 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。
%Siw> 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?
MYVb ! 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:
SUL\|z`5 oq(W| template < class Action >
@scSW5+ class picker : public Action
?gjkgCbC# {
ler$HA%F] public :
W~s:SN picker( const Action & act) : Action(act) {}
_6]tbni?v // all the operator overloaded
Mv:\T%] } ;
`u8(qGg7GF r'@7aT&_ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
f+Fzpd?w S 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
d~T@fa Q*8x Bi1 template < typename Right >
e|^.N[W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IcNZUZGE {
_&]Gw, ~/i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f3<2531/} }
dx.Jv/Mb tw]
l Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dd4^4X`j 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ho!qXS C k/DV template < typename T > struct picker_maker
WJ\,Y} J {
^xr &E typedef picker < constant_t < T > > result;
m,F4N$ } ;
6~6 vwp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xSq+>, b {
)H&ZHaO,_ typedef picker < T > result;
-)DxF<8B } ;
4OG1_6K _OK!/T*FBt 下面总的结构就有了:
m5W':vM 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。
7bR[.|T 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。
i3>_E <"9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`J;g~#/k 至此链式操作完美实现。
1TgD;qX |w>d]eA5 '1Ex{$Yk 七. 问题3
yEVnG`
1
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。
_gpf9ad E:P_CDSd] template < typename T1, typename T2 >
"a<:fEsSE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C~M,N|m+^ {
6hHMxS^o return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^vI`#}? }
O1oh,~W t*-_MG 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:
@2+'s;mUV ,X\qlT5C template < typename T1, typename T2 >
T|5uywA| struct result_2
O44Fj) {
hKems3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NQN?CBFQ } ;
k?Njge6@ C`8.8 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?
jTqEV( 这个差事就留给了holder自己。
k:&B
b" ]'z 5%' "}0)~,{xB template < int Order >
Ls&-8 class holder;
-R`nitf template <>
Y{8}z
ZD class holder < 1 >
$$'[% {
c7R6.T public :
!]&+g'aC3 template < typename T >
LXRIo2ynuw struct result_1
o3le[6C/8= {
e )] typedef T & result;
=bQ\BY# } ;
Bey9P)_Of template < typename T1, typename T2 >
:=K+~?
struct result_2
gbu)bqu2x {
mqiCn]8G typedef T1 & result;
jori,"s } ;
+Ecn template < typename T >
qh6Q#s>tH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O/oLQoH {
Iz!]LW return (T & )r;
g,f
AVM }
w1+
%+x template < typename T1, typename T2 >
9]|C$;kw@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gbFHH,@ {
L(HAAqRnJ return (T1 & )r1;
5$*=;ls>J }
~vMJ?P@ } ;
zSBR_N51 F 2Mxcs*M template <>
H)X&5E class holder < 2 >
y`pgJO {
{7EpljH@ public :
w%%*3[--X template < typename T >
J #;|P-pt struct result_1
H9[0-Ur5 {
w|-m*v
. typedef T & result;
4@Bl 1b[< } ;
Q|7m9~ template < typename T1, typename T2 >
)p{,5"0u struct result_2
p }3$7CR/ {
R^yh, typedef T2 & result;
43!E> mq } ;
UDlM?r:f template < typename T >
TjjR% 3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i`!>zl+D {
xQNGlVipZ@ return (T & )r;
p,3}A(> }
352RJC template < typename T1, typename T2 >
;/!o0:m^I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3E!3kSh| {
pzT`.#N:M return (T2 & )r2;
d}@n,3 }
@CKMJ^#| } ;
RvyCc!d HgTBON(
zw0u|q;# 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{@[#0gPH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@={
qy} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
pwA~?$B1 =TA8]7S~U return l(i, j) = r(i, j);
7LiyA< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
a._>?rVy vJ>o9:(6 return ( int & )i;
((6?b5[ return ( int & )j;
{v2[x W 最后执行i = j;
Ys<z% 可见,参数被正确的选择了。
q<cxmo0S >oapw5~5 <Kk?BRxi Xc<Hm hwSxdT6 八. 中期总结
?2K~']\S 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:
l=<},_]{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
S) `@)sr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qCm8R@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
VwT&A9&{8 .RWq!Z=)3 _D8:p>= _TbvQY RG_6&
A 'T]Ok\ 九. 简化
%<MI]D 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。
HE+D]7^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%
"^CrG 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:
O{EbL5p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5-:H +-*/&|^等
!y3XIbdS" 2. 返回引用。
3o#K8EL =,各种复合赋值等
*~d<]U5h 3. 返回固定类型。
,v#3A7"yW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0hq\{pw_y* 4. 原样返回。
8TYoa:pZ operator,
it->)?"(6 5. 返回解引用的类型。
]G,BSttD operator*(单目)
oz l>Au 6. 返回地址。
K"Gea`I operator&(单目)
{&nDm$KTD 7. 下表访问返回类型。
QM{B(zH operator[]
Ib"fHLWA^! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Cjj(v7[E operator<<和operator>>
A%~t[ H Li\b,_C OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jOL=vG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lN_b&92 gj82qy\: template < typename Left >
0RN 7hpf&` struct value_return
J5}?<Dd: {
Z*.rv t template < typename T >
a@#<qf8g struct result_1
+#6f)H(P] {
R xc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G9CL}=lJ, } ;
6dYa07 iAXF;'|W template < typename T1, typename T2 >
0<nW
nD,z struct result_2
tZ:fh p {
z\Z+>A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2c3/iYCKP } ;
WmE4TL^8? } ;
AA}+37@2I srH.$Y;~ Bd[H@oKru 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZpZoOdjslV 1czU$!MV 下面我们来剥离functor中的operator()
sAjN<P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6ciA|J'MR LWV^'B_X- return l(t) op r(t)
'r}y{`3M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G_xql_QR return op l(t)
H`7T;`Yb return op l(t1, t2)
UFeQ%oRa8 return l(t) op
}U**)" return l(t1, t2) op
)a$sx} return l(t)[r(t)]
H:o=gP60] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/km0[M LtK,_j 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:
7+rroCr" 单目: return f(l(t), r(t));
$^W|@et{
] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>skl-f 双目: return f(l(t));
t!0 IQ9\[* return f(l(t1, t2));
j{HIdP 下面就是f的实现,以operator/为例
.xtam 8@ Nb\B*=4AR struct meta_divide
2 y&k {
f5'vjWJ30 template < typename T1, typename T2 >
N'?#g`*KW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K\5/ ||gi {
ge%tj O return t1 / t2;
m21H68y }
cZAf?,>u } ;
v=-T3
n +KIFLuL 这个工作可以让宏来做:
][>-r&V .<6'*XR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
K pmq C$ template < typename T1, typename T2 > \
>eX 9dA3X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cY.5z:7u~v 以后可以直接用
t5EYu* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/Y| <0tq 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
^h"@OEga? (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。。。)
c`7 dNx D*ZswHT{y "1hFx=W+\ 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
'w_Qs~6~{ P@U2Q%\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`=2p6<#z class unary_op : public Rettype
_:!7M^IU {
;;Jx1Q Left l;
FMC]KXSd public :
{G{>Qa| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|zOwC9-6 v+'*.Iv: template < typename T >
{%6g6?=j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,jeC7-tX {
<,Jx3yq return FuncType::execute(l(t));
24
RD }
&cy<"y Dc0CQGx9b template < typename T1, typename T2 >
eU\_m5xl" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&PFK0tY {
TmJXkR.5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
fj[Kbo 7!h }
M} Mgz } ;
Zl?9ibm;@ {}BAQ9|q 3lN@1jlh 同样还可以申明一个binary_op
K8h\T4 W?du ] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JG{`tTu class binary_op : public Rettype
rg I Z {
<A&Zl&^1 Left l;
c;88Wb<|W Right r;
)<.y{_QUN public :
8*&YQId~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,Eo\(j2F. (SByN7[gb template < typename T >
J#\oc@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n39EKH rm% {
_ U Y5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
cuL/y$+EY }
u"DE? CM)V^k* template < typename T1, typename T2 >
?3<Y/Vg%c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fp>nu _-" {
LXf|n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
40 zO4 }
mcxD#+H 3 } ;
xggF:El3{ \9]-(j6[H imyfki $B 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Au*1- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c~!ETwpHQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.>Fpk7 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
%{0F. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'Qg.D88 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
&5QvUn 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
dEam| 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%I@vM s^ 下面是修改过的unary_op
P|TM4i] nY,LQ0r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|Gr@Mi5 class unary_op
P[r$KGz {
TNF Left l;
c!mMH~# WnA
Y<hZ| public :
=Ea,8bpn kA9 k^uR/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#It!D5A w4l]rH template < typename T >
4|DN^F~iut struct result_1
JY3!jtv {
nD}<zj$D2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!wKiMgLS } ;
h7AO5"6 18]Q4s8E template < typename T1, typename T2 >
EBpg struct result_2
HstL'{&,-m {
h;~NA}> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1G'pT$5& } ;
l`a_0 "e/"$z'ca template < typename T1, typename T2 >
=`l>< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"+hUt {
ovaX_d)cU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7H4kj7UK }
\jAI~|3 ,C|aiSh0- template < typename T >
,q$2D,dz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{*nE8+..A {
X7?j90tH return OpClass::execute(lt(t));
TV}=$\D }
V@K^9R,| }6*JX\'q } ;
ri4:w_/{,Y #z}0]GJKj m/`L3@7Tt 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
EF;B)y= 好啦,现在才真正完美了。
.ZM0cwF 现在在picker里面就可以这么添加了:
S(lqj6aa} ""h%RhcZ\ template < typename Right >
qBZ;S3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LN9.Q'@r? {
m;PTO$-- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^BP4l_rO9 }
'Y]<1M>.g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
n,{ a~zh5==QD e'|c59E 2hTsjJ!' (A-Uo
十. bind
b(> G 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
'Z nJdj 先来分析一下一段例子
etk|%%J oUB9)C~ mFE7#OM int foo( int x, int y) { return x - y;}
>"Zn#
FY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{_ZbPPh;M" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{fMo#`9= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Z1wfy\9c8 我们来写个简单的。
;XXEvRk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Uh^j;s\y 对于函数对象类的版本:
WL3J>S_ Y>K8^GS template < typename Func >
nyOvB#f struct functor_trait
!RN9wXS7 {
o@YEd d typedef typename Func::result_type result_type;
r$%,k*X^
k } ;
Kc+9n%sp 对于无参数函数的版本:
5"D\n B% Ah
zV?6e template < typename Ret >
f?"909& struct functor_trait < Ret ( * )() >
fLV@~T| {
][~rk?YY typedef Ret result_type;
|^#Z!Hp_Y } ;
5e2yJ R 对于单参数函数的版本:
)7Oj Z*'_/Grv? template < typename Ret, typename V1 >
z0T6a15f!P struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!0cb f&^: {
xww\L
&y typedef Ret result_type;
yaAg!mW } ;
jjg&C9w T 对于双参数函数的版本:
w# ;t$qz} l!IN #|{( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ub[UB%(T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
OO;I^`Yn {
|2I
p* typedef Ret result_type;
4hUUQ;xj } ;
Nl{on"il 等等。。。
mHNqzdaa 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~~#/jULbV SnoEi~Da template < typename Func >
-U@ycx|r struct func_return
UiZ1$d* {
?y^ ix+M template < typename T >
IOl0=+p struct result_1
z@2nre {
<p[RhP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r6kQMFA } ;
N
Q}5' +lJD7=%K]Z template < typename T1, typename T2 >
DMT2~mh struct result_2
5gwEr170 {
) 3I|6iS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YV6w}b: } ;
kb'l@d#E } ;
:Y)G- :S+ 3;Tsjv} UDb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V}Pv}j:; wT:mfS09N template < typename Func, typename aPicker >
]kH8T' class binder_1
(-{.T {
6Q`7>l.|? Func fn;
9A}nZ1Y aPicker pk;
83Fmu/( public :
d^`n/"Ice ;5}"2hU> template < typename T >
r4 ;nkx struct result_1
Chtls;Ph[ {
ET|4a(x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
, D`\
RV } ;
YTfMYH=} JwUz4 template < typename T1, typename T2 >
#F+b^WTR struct result_2
!3o]mBH8 {
fJn4'Q*U typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KPa&P:R3 } ;
wr2F]1bh@ U?ZxQj66} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`e5f69" 6)9X+U@ template < typename T >
1@`mpm#Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$PTl{ {
=`wnng5m return fn(pk(t));
\Qz }
7[(<t+ template < typename T1, typename T2 >
G3t\2E9S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lUHpGr|U% {
E\~!E20^ return fn(pk(t1, t2));
!(qaudX{>k }
Q_A?p$%;L } ;
It8@Cp.dU <Kq!)) J' R?l={N=Wf 一目了然不是么?
YuzgR;Z 最后实现bind
L%4Do*V& Mj:=$}rs^ s=)1:jYk template < typename Func, typename aPicker >
g]}E1H6- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>\ PNKpn{ {
n}q/:|c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N#vV; }
['@R]Si"! efm#:>H 2个以上参数的bind可以同理实现。
Qs\!Kk@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/Y*6mQ: U\;mM\2rE 十一. phoenix
}I#,o!)Vd Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M"z3F!-j NSQf@o for_each(v.begin(), v.end(),
Su[f"2oR (
U9yR~pw do_
x5!lnN,# [
J ?H|" cout << _1 << " , "
zvh&o*\2<d ]
hgF4PdO1e .while_( -- _1),
Rm=[Sj84 cout << var( " \n " )
%2rUJaOgy$ )
BxGz4 );
c`!8!R [214b= 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:
wTu=v 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
i^6g1"h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<@H=XEn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X:gE
mcXc AO^c=^ ZbLN:g} template < typename Cond, typename Actor >
_iW-i class do_while
O.wk*m!9 {
=VDtZSa!$^ Cond cd;
ScTeh Actor act;
H iDL:14 public :
e{`DvfY21 template < typename T >
v/}hy$7 struct result_1
6R%NjEW: {
MNsgD3 typedef int result_type;
Ed&M } ;
ewzZb*\ mi$*,fz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~JxAo\2i #kL4Rm; template < typename T >
isV9nWo$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aT%6d@g {
}TAHVcX*p do
naWW i]9 {
zrCQEQq act(t);
&&{_T4 }
~:lN("9OI while (cd(t));
}e0)=*;l return 0 ;
Zk75GC }
P*sb@y>}O } ;
)K^5+oC17 +UC- A]"IQ- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1r;.r| 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。
<MoKTP-< 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。
@mrGG F 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。
LzJNQd' 下面就是产生这个functor的类:
9<S};I; :p,DAt} Zp*0%x!e template < typename Actor >
F
B7.b class do_while_actor
NKS-G2Y<P {
^J$?[@qD Actor act;
q<*UeyE
S public :
\hT=U*dMR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ITu5Y"x G u P1 template < typename Cond >
7e
D<( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9a0ibN6m } ;
d 1bx5U #-Nc1+gu >@NGX-gp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EkE U}2 最后,是那个do_
pUXszPf nXnO]wXC vx8-~Oq{|; class do_while_invoker
.ITR3]$ {
v22ZwP public :
p[lciWEW template < typename Actor >
0"to]= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.kkrU {
KQ(7% W return do_while_actor < Actor > (act);
1P+Te,I }
' Zmslijf } do_;
b#[7A IHlTp0? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q-)Ynp4' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c-{;P>L 最后来说说怎么处理break和continue
`;fk,\8t% 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。
=/jCDY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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