一. 什么是Lambda
6Hb a@Q1` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#mUQ@X@K 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,
[ /*;}NUv R!/JZ@au< f^QC4hf0 ]D5Maid+ class filler
am3JzH {
nG5\vj,zB public :
i Pr(X void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'l\PL1 } ;
n2-+.9cY %=2sz>M+ 2+)h!y] 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:
:,v(lq b@4UR< (t&`m[>K ^|vk^`S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6W3oIt <4;,
y*"n xWa[qCr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Yz[Rl
^ QaEiP n~ Nlm}'Xt ^Lfwoy7R 二. 战前分析
IMdp" 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。
C^'r>0 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
&,PA+# Uv.Xw} q Mi(6HMA.SF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O\o@] /* --------------------------------------------- */
WwnBe"7M vector < int *> vp( 10 );
3j$,L( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N#-.[9! /* --------------------------------------------- */
,Iz9!i
J" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n{<@-6 /* --------------------------------------------- */
q3/4l%"X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\pK&gdw /* --------------------------------------------- */
O\;Lb[`lb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;}S_ PnwC@ /* --------------------------------------------- */
rDwd!Jet for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{P?DkUO} xA:;wV B[8RBTsA (dNF)(wn 看了之后,我们可以思考一些问题:
]P7gEBi 1._1, _2是什么?
`hG`}G|^ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:$yOic}y 2._1 = 1是在做什么?
!U(S?:hvW 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。
N@k'
s 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。
>zJk G9a :&z!o"K 9dszn^]T 三. 动工
n@bkZ/G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JF}i=} 5M)B .uX(-8n ~ suhnA(T{ template < typename T >
j&A9
&+w class assignment
RmKbnS$*q {
oliVaavj T value;
>yVrIko public :
3#udzC assignment( const T & v) : value(v) {}
G5 )"%G. template < typename T2 >
5gx;Bp^_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p'@z}T?F } ;
.|L9}< L=!h`k &2@Rc?!6_P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v/]xdP^Z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>c:nr&yP |4aU&OX h=YTgJ FRPdfo37 class holder
}L{GwiDMDl {
g;o5m} public :
Z$Qwn template < typename T >
7I(QTc)* assignment < T > operator = ( const T & t) const
v,rKuvc' {
(]fbCH: return assignment < T > (t);
98zJ?NaD& }
Gh{9nM_\" } ;
Vn/FW?d7 #f=41d% 4 l+z 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:
2ss*&BR. +]H!q
W: static holder _1;
Jl6biJx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
cZ.p KUq(&H7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)T(1oK(g 而不用手动写一个函数对象。
'2<N_)43$ daQJ{Cd,w PP_ar{|7 mG*Yv 四. 问题分析
Fb{HiU9<! 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。
G)3r[C^[k 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。
FPE6H:' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\)g} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vhU
$GG8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;Q5o38( a63Ud<_a7 五. 问题1:一致性
ZU7u> 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
3?&P^{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`,c~M [RDY(}P% struct holder
=$kSn\L, {
~Bt>Y //
4 `}6W>*R template < typename T >
fzjtaH? T & operator ()( const T & r) const
=AuxMEg {
N;cSR\Ng return (T & )r;
|Yi_|']# }
9.Sv"=5gz } ;
r,GgMk Qz<i{r-z 这样的话assignment也必须相应改动:
|[/XG2S Gx%f&H~Z^ template < typename Left, typename Right >
mP
+H
C)2 class assignment
[hiV# {
# *7ImEN Left l;
EuD$^# Right r;
]vCs9* |B public :
v@:m8Y(t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.7Itbp6=R template < typename T2 >
xwijCFI* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q:,ck@-4 } ;
7C@m(oK OV7SLf 同时,holder的operator=也需要改动:
qD}O_<_1ym xHn "D@ template < typename T >
R+=Xr<`%U| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`S]DHxS {
H<3ayp$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
B}d)e_uLj }
<'P+2(Oi [ldx_+xa: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。
,Mu"r!MK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4m_CPe arn7<w0 return l(rhs) = r;
%wmbFj} 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。
G>+iisb% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=#?=Lh n!?u/[@ template < typename Tp >
TmgSV#G class constant_t
9P-I)ZqL {
6p~8(-nG const Tp t;
SrvC34<7 public :
ju/#V}N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b5UIX Kim template < typename T >
]nx5E_j2 const Tp & operator ()( const T & r) const
I oC}0C7 {
wB%;O `Oh return t;
2NWQiSz }
{~~' } ;
](sT,' \PgMMc4' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
eih~ SBSH 下面就可以修改holder的operator=了
d<afO?" ynG@/S6)K template < typename T >
Mp`i@pm+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[[vb w)u {
fk?(mxx" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!1ZrS }
B-EDVMu s%S; 9T 同时也要修改assignment的operator()
'jd fUB C;oT0( template < typename T2 >
2/#%^,Kb2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g.eMGwonTJ 现在代码看起来就很一致了。
qZ DP- dp#'~[ j 六. 问题2:链式操作
Lsz)\yIPj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Jnf@u 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。
8z'_dfP=5 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。
Ox}a\B8 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。
J={IGA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
p& +w j+QE~L template < typename T >
" 2J2za struct result_1
_t;Mi/\P {
!d3:`l< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p+O,C{^f } ;
#tQ__V `{W>Dy 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:
G}p*oz~ Q
a8;MxK` template < typename T >
Dro2R_j{ struct ref
b;Uqyc {
+C){&/=# typedef T & reference;
u(Y?2R } ;
Y SD|#0 template < typename T >
4WZ"8 struct ref < T &>
-@yu 9=DT {
)0p7d:%mV typedef T & reference;
},(Ln%M } ;
v* /}s :a f%5 s8) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"qv J-Y \S`|7JYW template < typename T >
/$?7L( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
UfAN)SE" {
Mg76v<mv< return l(t) = r(t);
?wYvBFRn7" }
K1*]6x, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3lD1G~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
fPu,@
L
,CA3Q.y>| 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]\Q9j7}37+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%+e%
RZ3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Or*e$uMIY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P{_Xg,Z 最后的布局是:
|>L|7>J{<d Add
QvjOOc@k~n / \
y(uE Divide 5
ej&ZE
n / \
La#otuw+? _1 3
STY\c5 似乎一切都解决了?不。
:r,o-D 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。
`'
"125T 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。
'k(aZ" 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:
XDcA&cM}p EAi!"NJ template < typename Right >
tWN hFQ' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$wx)/t< Right & rt) const
/WWD;keP5 {
:Mq-4U.e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q=(.N>% }
d0MF\yxh 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kz+OUA@~ 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。
;&v~tD7 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。
ri?>@i-9= 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。
uy^vQ/ 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。
"ZU CYYre 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?
_yJAn\ 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:
R#0Z b9gezXAcd template < class Action >
g(Dr/D class picker : public Action
a2tRmil {
:`w'}h7m public :
lyYi2& % picker( const Action & act) : Action(act) {}
}E%#g# // all the operator overloaded
"UDV4<|^k } ;
Hp!c\z; N akSIGm 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。
fXJbC+ 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:
ollk {N D3BT>zTGK template < typename Right >
|0e7<[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:xz,PeXo7 {
gZLzE*NZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5o&noRIIr }
gN("{j1Q @ZUrr_| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|q:p^;x 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。
4I97<zmrT $xl>YYEBMH template < typename T > struct picker_maker
+>uiI4g {
-lNq.pp3-$ typedef picker < constant_t < T > > result;
tB i16= } ;
R&`; C<6}D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7eyVm;LQD {
^OWA typedef picker < T > result;
Z:2a_Atm } ;
HpX ;:/I >.)m|, 下面总的结构就有了:
:g`j
gn0 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。
][IEzeI_LN 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[zm picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X?8 EPCk 至此链式操作完美实现。
S);SfNh%CL th?w&;L {#,eD 七. 问题3
RrG5`2 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。
7i$)iNW sOY+X template < typename T1, typename T2 >
f0lpwwe ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|pA {
g$N/pg2>cT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[10y 13 }
6|Qg=4_FHt sG6ts,={ 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:
t(RJc \69h>h template < typename T1, typename T2 >
oXxY$x*R1 struct result_2
d}Y\;'2, {
,R~{$QUl typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"nzQ$E>?$ } ;
9
Y-y?Y J:!m49fF 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?
p!OCF]r 这个差事就留给了holder自己。
abW[hp Fzc8) *w 8`{)1.d5[ template < int Order >
'kC,pN{-> class holder;
N-9Vx#i template <>
!)1gGXRY class holder < 1 >
M:9
6QM~ {
R|&Rq(ow" public :
'[z529HN template < typename T >
Q/[g|" struct result_1
R'udC} {
?m(]@6qa typedef T & result;
s6k@W T?"^ } ;
fK %${ template < typename T1, typename T2 >
u Sl&d struct result_2
u3B[1Ae:K {
YXi'^GU@ typedef T1 & result;
UBm L:Qv } ;
+'ZJ] template < typename T >
C;UqLMrOI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WP5QA8`3 {
0eP ] return (T & )r;
3hi0 }
j+9;Cp]N V template < typename T1, typename T2 >
`Nnaw+<] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XB.xIApmy {
Nf!g1D"U return (T1 & )r1;
<Pm!#)-g9 }
b:M1P&R } ;
5p}ri,Y< C+m%_6< template <>
(\8~W*ej" class holder < 2 >
2I|`j^ {
XYh)59oM% public :
%tvP\(]h template < typename T >
H:k?#7D( struct result_1
%6%~`((4 {
yd|ro G/ typedef T & result;
$0mR_pA\fW } ;
$1E'0M` template < typename T1, typename T2 >
0aRHXc2< struct result_2
..K@'*u {
zJ
$&`= typedef T2 & result;
x_+-TC4IXn } ;
B@ xjwBUk template < typename T >
!S3^{l- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[pRRBMho {
)z^NJ'v4( return (T & )r;
j%`%
DQ }
wU5.t-|` template < typename T1, typename T2 >
#>ob1b| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:u9OD` D {
+e87/\5 return (T2 & )r2;
.}c&"L;W }
;xl0J*r } ;
Q;xJ/4 Z" ZamOYkRX )4e8LO 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Bc*FH>E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)vsX (/WU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
F+SqJSa SYd6D@^2j return l(i, j) = r(i, j);
0 L$[w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FPE%h=sw FTQNS8 return ( int & )i;
`x]`<kS; return ( int & )j;
~Jh1$O,9o 最后执行i = j;
|kGQ~:k+P 可见,参数被正确的选择了。
5~[m] nCS" l5 9Wv}g"KY0 H:F'5Zt 6E-AfY'< 八. 中期总结
vB%os Qm 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:
ictV7) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>/4N :=.h 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T jE'X2/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{SkE`u4Sz P?ms^ ri%j*Kn EeR} 34 :Y Ki Y$5uoq%p3A 九. 简化
q-s(2C 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
wJZuJ( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
I.[Lv7U- 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
L|L;< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mxE< +-*/&|^等
Xp.$FJ1) 2. 返回引用。
`W:z#uNG] =,各种复合赋值等
v5\5:b{/ 3. 返回固定类型。
tZG l^mA"g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y_'6bpb 4. 原样返回。
I^Dm 3yz operator,
n?778Wo} 5. 返回解引用的类型。
7`f%?xVn0 operator*(单目)
M1icj~Jr 6. 返回地址。
\n`/?\r.z operator&(单目)
iB|htH'T 7. 下表访问返回类型。
f`)*bx operator[]
oY+p;&H 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
15S&,$1& operator<<和operator>>
W7. + f92z/5%V 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。
Eq%f`Qg+1E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R nwFxFIQ d%UzQ*s template < typename Left >
U\u07^h[ struct value_return
h*R w^5,c {
%fnG v\uI template < typename T >
Sn0kJIb
} struct result_1
:..WL;gC {
i),bAU!+m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<D P8a<{{ } ;
;:&|DN3; zE<Iv\Q template < typename T1, typename T2 >
Q:|W/RD~ struct result_2
7{]dh+) {
1BEs> Sm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Xo:Mar } ;
g60k R7;\ } ;
'zbvg0 T m8;w7S7,j~ ="5D}%
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[}M!ez op\$(7<d- 下面我们来剥离functor中的operator()
0-[naGz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d!UxFY@
i!RfUod return l(t) op r(t)
B;?)X&n|X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YVwpqOE.= return op l(t)
$~iZ aX8& return op l(t1, t2)
Av?R6 return l(t) op
*/l;e<E return l(t1, t2) op
w|6/ i/X return l(t)[r(t)]
&y}7AV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/OWwC%tM/ {x?qz~W 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:
^~.AV]t| 单目: return f(l(t), r(t));
)
$_1U!z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:-5[0Mx= 双目: return f(l(t));
W2#<]]- return f(l(t1, t2));
FGx)? 下面就是f的实现,以operator/为例
4"k &9+> &hO-6(^I struct meta_divide
4U\}"Mk {
g{Al:}u> template < typename T1, typename T2 >
D>[Sib/@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[B#XA}w {
!9WGZfK+0Y return t1 / t2;
@t~y9UfF }
|67Jw2 } ;
F5qA!jZ1] ?W{+[OXs 这个工作可以让宏来做:
953qz]Q8 3fhY+$tq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
h/t;ZLUAZP template < typename T1, typename T2 > \
rP3tFvOH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>jsY'Bm 以后可以直接用
hqvhnqQk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2+rT .GFc 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
oj -
`G (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。。。)
hHN[K iR nj N &liON1GLM 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
]JjS$VMauX Q?i_Nl/| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SjB"#E) class unary_op : public Rettype
ID2->J {
x.*^dM@V Left l;
7b[sW|{ public :
ZKXE7p
i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Uv(R^50> a#=d{/ab template < typename T >
Wp>t\S~N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-/pz3n {
rJpr;QKf% return FuncType::execute(l(t));
j~k,d.17M }
Xe%J{ ks0Q+YW template < typename T1, typename T2 >
,Q-,#C" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m"n74cxS {
(N9-YP?qm return FuncType::execute(l(t1, t2));
ksv] }
S&`6pN } ;
|reA`&<q ^YLC {V u2oS Ci 同样还可以申明一个binary_op
_u[tv, lg aSIXDK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/aI@2] |~ class binary_op : public Rettype
Mp`$1Ksn {
.t_t)'L Left l;
qSvV|G Right r;
tn5%zJ#+ public :
mH$tG
$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?:\/-y)Sp YCbvCw$Ob template < typename T >
,W}:vdC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
61S;M8tNv {
#hxYB return FuncType::execute(l(t), r(t));
Zk=,`sBC }
|Mb{0mKb k_7m[o template < typename T1, typename T2 >
1p}H,\o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#dZs[R7h {
=
wD#H@ h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9lb?%UFe }
PR@6=[|d } ;
>5CK&6 o]<Z3) M`cxxDj&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
2`4m"D tA 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J# (AX6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i1B!oZ3q 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。
O-(V`BZe 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!/}3/iU 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。。。
p3M!H2W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"
@D 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)
4C*ywP 下面是修改过的unary_op
8FuxN2 )=5&Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\l59/ZFan class unary_op
O52/fGt {
UMGiJO\yH Left l;
Wlc&QOfF ~7 i{~<? public :
wEjinP$2 4,)9@-|0R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I){4MoH. ]}v]j`9m% template < typename T >
9nG^_.}| struct result_1
HA,o2jZ?In {
` g] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Af _4Z]F
} ;
sT)>Vdwf_ /JR+WmO template < typename T1, typename T2 >
b >D struct result_2
t /+;#- {
\|,| ) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
al2lC#Sy } ;
uBlPwb,V ]X6<yzu&+l template < typename T1, typename T2 >
Jq/itsg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%,T*[d&i {
L8`v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x%EGxs;>^ }
MfL7|b) (ghI$oH template < typename T >
\W*L9azr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Dj\nsc@e3 {
yNI0Do
2 return OpClass::execute(lt(t));
'n'>+W: }
c""&He4zp AT&K> NG } ;
`DYhGk GAj%o]}u gzs\C{4D 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
wMVUTm 好啦,现在才真正完美了。
NH/A`Wm 现在在picker里面就可以这么添加了:
cfIC(d le/j! template < typename Right >
p~w] ~\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vD#U+ {
kSz+UMC-7: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,`HweIq( }
|]< 3cW+ 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。
E;a,]. Gn2{C% j}u L =Kkqk ?\Z pVL<> 十. bind
j.&dHtp 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。
Q5ASN"_ 先来分析一下一段例子
e4z~ DzpWU8j ia5% int foo( int x, int y) { return x - y;}
NTu|cX\R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$}&a*c> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
vFk@
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
)k(K/m 我们来写个简单的。
Y+"1'W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o
]*yI[\ 对于函数对象类的版本:
Jinh#iar SMZ*30i template < typename Func >
TDo)8+.2z struct functor_trait
2_wpj;E {
C98F?uo%Q typedef typename Func::result_type result_type;
E>_Rsw * } ;
M+&~sX*a 对于无参数函数的版本:
|XB<vj07G 8w:ay,= template < typename Ret >
J,W$\V]p struct functor_trait < Ret ( * )() >
5ngs1ZF@ {
&4OJJ9S typedef Ret result_type;
!}6'vq } ;
gfggL&t( 对于单参数函数的版本:
"e-Y?_S7R8 @{@b^tk template < typename Ret, typename V1 >
h{)m}"n<R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e`0C0GaP {
j/TnKO typedef Ret result_type;
51ViJdZ } ;
vGi<" Sn7 对于双参数函数的版本:
oZ2:% ~3s?.[}d template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y^]n>X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o`CM15d*7o {
RFbf2s\t typedef Ret result_type;
;}Jv4Z } ;
{gzQ/|}#z- 等等。。。
I;@q`Tm 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tpSgbGzp 9Buss+K?/h template < typename Func >
]2-Qj)mZ] struct func_return
jsAx;Z:QT {
QDxs+<# template < typename T >
N #v[YO`. struct result_1
I q|'#hs {
,9y6:W%5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b,Eq-Z; } ;
T}!9T!(HdF H{=]94 template < typename T1, typename T2 >
q&:7R
.Ci struct result_2
fExFpR,` {
76T7<.S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~;oXLCL0}) } ;
SXsszb:_ } ;
B}04E^ ILCh1=?{9r Vn_&q6Pa 最后一个单参数binder就很容易写出来了
f8-`bb x6K_!L*Fx] template < typename Func, typename aPicker >
2Ug_3ZuU class binder_1
fOMaTnm' {
h_t`)]- Func fn;
3fLdceT aPicker pk;
% (h6m${j public :
;^:8F k:n{AoUc
template < typename T >
L/fXP@u struct result_1
;*rGZ?%* {
5%D`y| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J-+mdA } ;
Dh^l:q+c 7y^)n<'co template < typename T1, typename T2 >
npeL1zO-$ struct result_2
O$z"`'&j# {
-)%\$z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>yc),]1~ } ;
(w-"1( K cex%. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*ssw`}yE' C1AX template < typename T >
#TUm&2 +V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yPfx!9B {
yuC"V' return fn(pk(t));
`/1rZ# }
Q:)4 template < typename T1, typename T2 >
nGGw(6c%> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mqeW,89 {
();Z,A return fn(pk(t1, t2));
J4]"@0 ?6 }
Hd4 ~v0eS } ;
iM!V4Wih6 V@+sNM 7VfXE/ 一目了然不是么?
XSx!11 最后实现bind
4+qo=i &5jc
&CS I!F&8B+| template < typename Func, typename aPicker >
s]yZ<uA picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3B[tbU( {
dDiy_Q6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&pl)E$Y }
<.g)?nj1 <Y /3U 2个以上参数的bind可以同理实现。
xe OfofC(l 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。
@/aJi6d"^E bHq.3; 十一. phoenix
,h5 FX^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*} *HXE5 ,PpVZq~ for_each(v.begin(), v.end(),
Y<^Or (
a%y*e+oM do_
NjS<DzKhK [
{<IHiB35q cout << _1 << " , "
gT[] "ZT7 ]
6jMc|he .while_( -- _1),
gRs@T<k2 cout << var( " \n " )
%>nAPO+e )
F6{
O );
_0 [s] QBmARQ 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:
k K/>,Eg 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
Lniz>gSc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;U0w<>4L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J}Z\I Y, u YFy4E3 %b
pQ= template < typename Cond, typename Actor >
Hv"qRuQ?[ class do_while
O&CY9
2)Lk {
ER`;0#3[9u Cond cd;
B*`[8kb, Actor act;
!K.)Qr9 V public :
@B)5Ho template < typename T >
<YG 42,N struct result_1
/L`qOr2E {
i @M^l`w typedef int result_type;
0kp{`3ce } ;
L$Xkx03lz> }lkU3Pf1U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A;xH{vo{ W)2k>cS template < typename T >
KVC18"|f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aB&a#^5CI {
) WkN34Q do
.$&vSOgd( {
n Fwg pT act(t);
6[Mu3.T }
Kr<a6BEv5 while (cd(t));
;Uypv|xX return 0 ;
fsKZ }
^AwDZX } ;
'cN3Vv k 9$sx+=( [2!?pVI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*[3tGiU J 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
fn//j7 j 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
sEb*GF*.V 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
lR
ZuXo9< 下面就是产生这个functor的类:
/jc;
2 ){J ,Z*& uq!d8{IMu template < typename Actor >
27JZwlzZ class do_while_actor
/u"K`y/*j\ {
/KgP<2p Actor act;
'8^>Z.~V public :
fQf d1=4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5'rP-z~
u 7?Twhs.O template < typename Cond >
GKXd"8z] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
wx/*un%2 } ;
aH$DEs Xj6?,J |dqAT . 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
K}dvXO@=|c 最后,是那个do_
D<4cpH t] G hONN bmRp)CYd class do_while_invoker
XJ1<!tl {
Vg`32nRN public :
yD^Q&1 template < typename Actor >
c_6~zb?k+m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;3O=lo:$~ {
^hwTnW9Z1: return do_while_actor < Actor > (act);
;`Wh^Qgi }
}@A{'q5y } do_;
V*+Z=Y' IDt7KJ@hc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@ojV8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&~N@M!`Dn 最后来说说怎么处理break和continue
Q$S|L C 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。
fXx !_Z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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