一. 什么是Lambda
=B 9U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2sngi@\ 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,
6o!"$IH4 ^IpS 3y mYCGGwD \ CYu; class filler
4"{q|~&=:$ {
JmkJ^-A 6 public :
D+OkD-8q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
gIeo7>u } ;
[eImP
V] \gdd Z,*VRuA 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:
3iB8QO;pp NJ.kT uk <T['J]k% ;Bm{_$hf= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
IcB>Hg5 \a<E3
< R0Qp*&AL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
q_!3<.sf >a,w8 ^7
u!(|y9p ~34$D],D 二. 战前分析
QeGU]WU{ 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。
1z)+P1nH] 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
{zw#My
gCmGFQE-f Y #\e~>K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bbz86]AhY /* --------------------------------------------- */
#C|iW@ vector < int *> vp( 10 );
p?Y1^/
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ab2VF;z : /* --------------------------------------------- */
1!~9%=% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|nD`0Rbw /* --------------------------------------------- */
r_)*/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}G]]0Oi2 /* --------------------------------------------- */
# aC}\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yY}`G-)g~* /* --------------------------------------------- */
1UOFTI2S| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bcQ$S;U) U9Sp$$L dG1qrh9_- Xh?{%?2 看了之后,我们可以思考一些问题:
T+I|2HYqOj 1._1, _2是什么?
\!_ >ul 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。
MD%86m{Sg= 2._1 = 1是在做什么?
56fcifXz@ 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。
>d=k-d 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。
!+i nF=h|rN co:
W! 三. 动工
U@H SU%H 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q.x3_+CX x,n;GR .^/OL}/~< ss*dM.b template < typename T >
STO6cNi class assignment
&TKB8vx=# {
%#=
1?1s T value;
\2uQ"kJC public :
905
/4z' assignment( const T & v) : value(v) {}
Jg@PhN<9 template < typename T2 >
ALhu\x>AY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
HH^eEh4g } ;
xand%XNv Hg<]5 }nkX-PG9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\MnlRBUM, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^27r-0|l^ ?>2k>~xlQ hW(Mf (%tKGeb class holder
vFQ'sd]C {
1D 6iJ public :
u\50,N9Wp{ template < typename T >
(R{WJjj assignment < T > operator = ( const T & t) const
jfk`%CEk= {
cO'
\s return assignment < T > (t);
fxjs"rD5 }
%{axoGd } ;
WUKYwA/t ri6_u;Ch {@k5e)
Q 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:
K"eW.$ QD<f)JZK static holder _1;
:hZYh.y\l Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
op;OPf, >-f`mT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k\A8Z[ 而不用手动写一个函数对象。
]"^U -Zkl\A$>
t;{/Q&C 9|fg\C 四. 问题分析
fs\l*nBig 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
g$~ktr+% 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。
LyH{{+V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\It8+^d@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F8f@^LVM/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2ACN5lyUS L'.7V ~b{ 五. 问题1:一致性
525W;
mu{ 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?|
Iell`; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K%O%#Kk _uID3N% struct holder
*zJ}=%)f {
qy"#XbBeV //
TN4gGky! template < typename T >
(i1]+. T & operator ()( const T & r) const
,F]Y,"x: {
jUYb8:B return (T & )r;
#2s$dI }
}[k~JXt } ;
voEg[Gg4%I h#a,<B| 这样的话assignment也必须相应改动:
Jc95Ki1X hvkLcpE template < typename Left, typename Right >
@h$cHZ class assignment
[td)v, {
-)PQ&[ Left l;
<`}Oi5nW Right r;
1Jjay# public :
E)7vuWOO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f%;8]a9 template < typename T2 >
'gI q_t|^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
oSq4g{xvMH } ;
J4&d6[40 . _Bejh 同时,holder的operator=也需要改动:
*F[@lY\p 1YL6:5n template < typename T >
Y xp.` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mr&nB {
[> Q+=(l return assignment < holder, T > ( * this , t);
gs7h`5[es }
cxn3e,d` Wxx?iW , 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。
{26/SY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Bvb.N$G E<y0;l?H< return l(rhs) = r;
9ldv*9v 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
O`<id+rx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G(" S6u }rRf4te template < typename Tp >
@i U@JE`C class constant_t
%ukFn
&-2@ {
&NM.}f const Tp t;
DryN}EMOKD public :
p~Di\AQ/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j51Wod<[ template < typename T >
>+Z BQ]~ const Tp & operator ()( const T & r) const
}8`W%_Yk {
[uqe|< : return t;
;6P#V`u }
,T&=*q } ;
9$U@h7|Q` TrD2:N}dI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Er509zZ,[ 下面就可以修改holder的operator=了
1j"_@?H[ ]zK'aod template < typename T >
2[-@
.gH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8`~M$5! {
R9bsl.e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HtY0=r }
O<}3\O )G( 4IfOvAN% 同时也要修改assignment的operator()
J8IdQ:4^l >v--R8I * template < typename T2 >
VAPRI\uM; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
742sqHx 现在代码看起来就很一致了。
NX.%Rj* xgeDfpF' 六. 问题2:链式操作
g2)jd[GM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z 3((L 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
tf<}%4G 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Zfwhg4G~ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_7e ^
t N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
I!LSDi3 ^jY/w>UdH template < typename T >
rF n%e struct result_1
p=13tQS< {
0
]K\G55 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o9GtS$O\ } ;
)\K ;Ncp[ Z/
w}so 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:
'DLgOUvh d}B_ wz' template < typename T >
i*ibx;s- struct ref
$+'bRUo {
`wGP31Y. typedef T & reference;
uO]^vP]fT } ;
9c p jO template < typename T >
\Dn47V{7- struct ref < T &>
KkD.n#A {
Jeb"t1.$ typedef T & reference;
?so=k&I-M } ;
6>L)
PeU>h2t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BeR7LV yLFZo"r template < typename T >
^jph"a C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%KjvV<f-a {
8,VX%CS#q return l(t) = r(t);
S{uKm1a }
N"',
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。
2D'b7zPJ3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HLL:nczj .@5RoD[o 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
27"M]17) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
--D&a;CO} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:NCY6?
[Dz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h=a-~= 8 最后的布局是:
EdH;P\c Add
$4Vp l / \
}Cs.Hm0P Divide 5
%jBI*WzR / \
{.r
jp`39 _1 3
n "J+?~9 似乎一切都解决了?不。
+KcD Y1[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
o)B`K." 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ezz;NH OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Q$`u=-h| XT"- template < typename Right >
bjq+x:> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
DQ08dP((v Right & rt) const
)NjxKSiU@ {
Le?yzf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X:/Y^Xu }
QIb4ghm, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;) c 4 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。
}Ghh%] 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。
'F .tOD 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。
bMCy=5 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。
+k?0C?/T; 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?
\9Yc2$dY 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:
{>]7xTpwZ (\qO~)[0 template < class Action >
BKJwM'~ class picker : public Action
O_~vl m<# {
%=PGvu public :
um5n3=K picker( const Action & act) : Action(act) {}
}i\U,mH0_& // all the operator overloaded
$%GW~|S\C } ;
s9 \HjK*+ ]A.tauSW 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。
xlHC?d0} 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:
;*AKeI2 15)y]N={^ template < typename Right >
nyRQ/.3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iH;IXv,b3 {
$TK<~3` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%9HL" }
H6Dw5vG"l QVq+';cG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
caC-JcDXy 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
S+mM S !J/fJW>m6 template < typename T > struct picker_maker
b$,~S\\c
{
\[CPI`yQe typedef picker < constant_t < T > > result;
AzlZe\V?)~ } ;
%.nZ@';. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'G|M_ e {
dPx{9Y<FzU typedef picker < T > result;
V
W2+ Bs} } ;
8
mFy9{M li j>u 下面总的结构就有了:
!$1'q~sO 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。
p@Va`:RDW 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。
jVxX! V picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
NAnccB D!{ 至此链式操作完美实现。
@5tW*:s WA1h|:Z I%#&@ 七. 问题3
$bdtiD 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。
q wd7vYBc, u}~j NV template < typename T1, typename T2 >
L';b908r2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$?FA7=_ {
Dmq_jt return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:rcohzfa }
vk>EFm8l TTQ(\l4 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>r8$vQ Gj 6U!zc]> template < typename T1, typename T2 >
CG397Y^ struct result_2
tY>_+)oi {
R&P}\cf8T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>mXq= 9L4 } ;
nbf w7u T:?01?m 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?
}(-2a*Z;Y 这个差事就留给了holder自己。
079mn/8; .R! /?eN 'v?"TZ template < int Order >
2z+-vT% class holder;
RX6s[uQ template <>
{CH *?|t class holder < 1 >
~IIlCmMl, {
1.6Y=Mh=i[ public :
?x-:JME0 template < typename T >
UL<*z!y struct result_1
z($h7TZ$ {
! {c"C typedef T & result;
9%MHIY5 } ;
xzrA%1y template < typename T1, typename T2 >
Q/u1$&1 struct result_2
f;Uf=.#F {
o%1dbbh typedef T1 & result;
+GDT@,/ } ;
AC& }8w[>u template < typename T >
#OE]'k
Ss typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5uxB)Dx) {
C;BC@OE return (T & )r;
B$)&;Q }
)cUFb:D*" template < typename T1, typename T2 >
!W?6,i -] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}2CVA.Qm! {
ujH ^ ML return (T1 & )r1;
/QT"5fxKJ }
x+B7r&#: } ;
F `cuV v$_YZm{!< template <>
B+Ox#[<75 class holder < 2 >
Q
xg)Wb# {
nPh|rW= public :
WY3D.z-</ template < typename T >
%M
KZ':m struct result_1
hantGw| {
J=@D]I*3 typedef T & result;
$Lx2!Zy } ;
)*tV template < typename T1, typename T2 >
,ag:w<km struct result_2
`L#`WC@[o {
"S ~(|G typedef T2 & result;
,Q>RtV } ;
Q`* v|Lp template < typename T >
N~]
4,~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WPnw {
h:qt?$]J return (T & )r;
m?4L>' }
d=~-8]%\ template < typename T1, typename T2 >
$wq[W,'#L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b IZuZF>* {
-<MA\iSP return (T2 & )r2;
$22_>OsA }
@_
Q } ;
YA,vT[kX <!m'xOD [>^xMF]$2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
ecg>_%.> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g.9:R=JPT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
g4"0:^/ Hvj1R.I/ return l(i, j) = r(i, j);
#MwNyZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Cvk n2T
Q+ tUxa+ return ( int & )i;
ZA>p~Zt return ( int & )j;
[@RJ2q$ 最后执行i = j;
miCW(mbO8 可见,参数被正确的选择了。
yi-S^ FR%u1fi vsDR@Y}k BEfp3|Stb 9f+S-! 八. 中期总结
/-_<RQ 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:
]`S35b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?oKY"C8/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SA1|7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`EjPy>kM ?~g X7{> :% o32 N9s ,.. K;fRDE){ \KpSYX1 九. 简化
p~h)@ 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。
D. _*p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
icnc5G 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:
vXA+4 ?ZG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e,0y+~ +-*/&|^等
K.{:H4_ 2. 返回引用。
<l,Kg
'v =,各种复合赋值等
kq m$a 3. 返回固定类型。
$2?10}mrx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6,D)o/_ 4. 原样返回。
:vqfWK6mv operator,
l-GQ AI8 5. 返回解引用的类型。
Mr8r(LGY operator*(单目)
|D
?}6z 6. 返回地址。
;g
M$%!& operator&(单目)
f T&>L 7. 下表访问返回类型。
?'I[[KuG operator[]
$d[ xSwang 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T<\!7RnLc operator<<和operator>>
s?j` _B C6-71`C0 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。
z
5T_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x-Cy,d:YX /61P`1y(J template < typename Left >
D{4Ehr "T struct value_return
xK3
xiR {
}E}b/ulg1 template < typename T >
~PoBvHi struct result_1
6axDuwQ {
`(RQh@H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
) ag8]
} ;
C9`J6Uu e>:bV7h
j~ template < typename T1, typename T2 >
$h({x~Oj9 struct result_2
s /?&H- {
GO=& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-]uN16\ F } ;
~sI$xX! } ;
m
_0D^e7# '_~X(izc S;582H9D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m}x&]">9 :OF:(,J 下面我们来剥离functor中的operator()
rY
0kzD/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!_EaF`oh( Y[A`r0 return l(t) op r(t)
6Q&*V7EO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1-Fz#v7p return op l(t)
T@n-^B !Xq return op l(t1, t2)
4)o_gm~6c4 return l(t) op
V7zF5=w return l(t1, t2) op
pP4i0mO{Dv return l(t)[r(t)]
yAu-BObD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_L6WbRu| [w%MECTe 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:
5aF03+ko 单目: return f(l(t), r(t));
>bf29tr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kKFSCl/g 双目: return f(l(t));
+DWmutL return f(l(t1, t2));
Fh XR!x^ 下面就是f的实现,以operator/为例
}`oe<| 1_Um6vS# struct meta_divide
p0KkPE">p4 {
\haJe~ template < typename T1, typename T2 >
$c-h'o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
dbkkx1{>Y {
k)W8%=R return t1 / t2;
BReNhk)S }
f6 zT } ;
6]i"lqb 8{5Y%InL 这个工作可以让宏来做:
Hev S}L
vG(Gs=.U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U _~lpu template < typename T1, typename T2 > \
73$^y)AvY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
UFxQ-GV4 以后可以直接用
g)*[W>M DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qll) 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
,3G8afo (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。。。)
ti:qOSIDTA 7$(>Z^ Em a!,q\p8<t0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
~q]+\qty4 ^h+<Q%'a' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
10v4k<xb class unary_op : public Rettype
6V= 69} {
Q 'R@'W9 Left l;
:t\pi.uWt public :
K~A$>0c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"5mdq-h( c9\jELO template < typename T >
zcGeXX}V? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k
zhek > {
.Od.lxz"mp return FuncType::execute(l(t));
.*u, !1u }
nXDU8|" AZ)H/#be template < typename T1, typename T2 >
@[0zZX2EE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=`5Xx( {
rn
l~i return FuncType::execute(l(t1, t2));
*0)vsBi }
hKw4 [wB] } ;
4K82%P9a R07Kure w/r
wE 同样还可以申明一个binary_op
'>AOJaA |3f?1:"Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=6b^j]1 class binary_op : public Rettype
&B
uO- {
SxLu< Left l;
gc-yUH0I Right r;
o5gt`H" public :
-W(O~AK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)s6pOxWx n?*Fr sZ template < typename T >
TI-8I) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Otom'O {
oD]tHuDa return FuncType::execute(l(t), r(t));
zhH-lMNj- }
1u&}Lq( w66iLQ\@ template < typename T1, typename T2 >
@b\/\\{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YaJ[39V {
`_C4L=q" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5v4
,YHD }
m72r6Yq2@ } ;
K_
P08 T] \_[e:' K1 M s 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
Xc;W9e(U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(J8(_MF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Tj}H3/2 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。
J[rpMQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<zE,T@c 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。。。
T+7O+X# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
won;tO]\;@ 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)
m@)~.E 下面是修改过的unary_op
s/+@o: [(U:1&x& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X>^St&B}fC class unary_op
X4LU/f<f {
/k3v\Jq{ Left l;
M<oIo036 ~G.'pyW public :
ohqi4Y!j/~ '`Eb].s* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_NQMi4 V( E}K6Op;=v5 template < typename T >
>[;+QVr; struct result_1
@l:\0cO {
L5/J
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LYb@0O<w } ;
r9<OB`)3+ rf_(pp) template < typename T1, typename T2 >
fB+4mEG@ struct result_2
$8gj}0}eH {
x5_V5A/@LU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#?8dInu> } ;
b6sj/V8 7M*&^P\}es template < typename T1, typename T2 >
"w.gP8` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;5qZQ8`4 {
oUrNz#U return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4SRX@/ #8* }
555j@ NO5\|.,Z template < typename T >
KECo7i= e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&5:83#*Oj {
qScc~i Oq return OpClass::execute(lt(t));
9<BC6M_/ }
X}*\/(fzl 8UiRirw } ;
o
NX-vN- 2fIHFo\8 /<7'[x< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
?7>G\0G 好啦,现在才真正完美了。
KITC,@xE_O 现在在picker里面就可以这么添加了:
)Y.H*ca [w&B>z=g$ template < typename Right >
.}
al s picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+?r,Nn {
PhTMXv<cE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#[$^M:X. }
5Fa.X|R~ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Fq\vFt|m< S"+X+Oxp7? jroR2* 2wR?ON=Q 5=Cea 十. bind
r ]JV!'R 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
jpijnz{M 先来分析一下一段例子
BN??3F8C
i+r h&, ]\DZW4?' int foo( int x, int y) { return x - y;}
4mYJ i#e6x bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8NCu;s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!R@v\Eu 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
(55k70>i3 我们来写个简单的。
G)~/$EF,_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
a`/\0~ 对于函数对象类的版本:
>1luLp/,$ ;ED` 7 template < typename Func >
JmlMfMpXMs struct functor_trait
/j%(Z/RM {
44@yQ? typedef typename Func::result_type result_type;
QX`Qnk|Y } ;
(%p@G5GU 对于无参数函数的版本:
f_\,H|zco) yhTC?sf< template < typename Ret >
t5t!-w\M$+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
g~ubivl2 {
T$w`=7 typedef Ret result_type;
VINb9W}G[ } ;
8NP|>uaj 对于单参数函数的版本:
i`k{}!F E~]37!,\\9 template < typename Ret, typename V1 >
mO#62e4C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,%Go.3i[ {
_=Y?' gHH typedef Ret result_type;
mf4C68DI@u } ;
H5MO3DJ 对于双参数函数的版本:
2iX57-6Ub 6l Suzu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
MKiP3kt8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qXF#qS-28 {
V.\12P typedef Ret result_type;
/O`<?aP% } ;
GN0s`'#"3% 等等。。。
3.0t 5F<B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pUV4oyGV
fX:=_c template < typename Func >
Pi/V3D)B struct func_return
kH4xP3. i
{
$X\deJ1Hi template < typename T >
*WzvPl$e struct result_1
@O]v.<8 {
"+dByaY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8cKP_Ec } ;
n?a?U: >^!)G^B template < typename T1, typename T2 >
6j2mr6o struct result_2
J?y0RX {
f3;.+hJ]) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bz'#YM } ;
*@+E82D } ;
NQ3EjARZt lEXER^6 Mp-hNO}.Z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q0j4c %+8"-u template < typename Func, typename aPicker >
;N(9nX}%) class binder_1
woyn6Z1JQ {
ORDVyb_x Func fn;
%mF Z!( aPicker pk;
~~iFs ,9 public :
p uOAt 8~!9bg6C template < typename T >
`zoC++hx struct result_1
Z%4w{T+[ {
BJ*8mKi h typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1`q>*S]( } ;
>{1 i8 b@ SoJ=[5W template < typename T1, typename T2 >
(8Inf_59 struct result_2
&@U) {
-]~KQvIH! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*S= c0 } ;
-\I".8"YE 2~B9 (| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
VKb=)v[K ]1)#Y template < typename T >
NK!#K>AO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aGs\zCAP {
(dnaT-M3 return fn(pk(t));
>c30kpGg }
Cj5=UUnO template < typename T1, typename T2 >
@AfC$T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qz4n%| {
{oVoN>gp return fn(pk(t1, t2));
Qj3l>O }
8{B]_:
-: } ;
U
UYx-x f?BApm [AN= G!r 一目了然不是么?
qA>C<NL 最后实现bind
?'/#Gt` M{)|9F H[[#h=r0f template < typename Func, typename aPicker >
I7]qTS[vg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2qDyb]9 {
bH`r=@.:cu return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:=oIvSnh }
L)QAI5o:3 ,sZ)@?e 2个以上参数的bind可以同理实现。
rp_Aw 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。
c 4
bo q Oyo+hu 十一. phoenix
"?Yf3G: \0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*wl&Zzx B!AJ* for_each(v.begin(), v.end(),
8;<3Tyjzu (
"NvB@>S do_
G_v^IM#B= [
ojbms>a cout << _1 << " , "
|_u|Td(n ]
m
?#WQf .while_( -- _1),
Jq8:33s cout << var( " \n " )
<7*d2 )
W{X5~w( );
cL+bMM$4r~ C+vk9:" 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:
&'"dYZj{ 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
$TY1'#1U; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PL*1-t?# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9iM[3uyO jpt-5@5O 9D{p^hd template < typename Cond, typename Actor >
;.I,R NM class do_while
fD~f_Wr {
>o4Ih^VB Cond cd;
n _eN|m?@ Actor act;
ftRzgW); public :
s0/y> ok template < typename T >
2B[I-
K s struct result_1
'tJ@+(tqw {
HSlAm&Y\ typedef int result_type;
I;UCKoFT } ;
L8~zQV$h b@ OF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bF c
% ve*m\DU template < typename T >
fK10{>E1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O)D+u@RhH {
@WnW
@'*F do
"W@>lf?" {
ueLdjASJ act(t);
!CUX13/0 }
h"4i/L3aAh while (cd(t));
W;QU6z> return 0 ;
2yPF'Q7u_. }
@2/xu } ;
n}3fItSJ y1t,i.
[ 5K {{o'' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{(_>A\zi 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。
AI9#\$aGV 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。
@%gth@8 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。
(3QG 下面就是产生这个functor的类:
HC>MCwx=r P$Fq62;}r4 [w?v !8l template < typename Actor >
uU!}/mbo class do_while_actor
"#=WD {
IaYaIEL- Actor act;
gn6 @x public :
C
o," do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`FRdo arb'.:[z^ template < typename Cond >
L%31>)8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6rh^?B } ;
H57wzG{xG `8b4P>';O' n|) JhXQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
18AlQ+')?w 最后,是那个do_
,`U'q|b s/0~!0 63T4''bwu class do_while_invoker
3u&)6C?YM {
UsnIx54D3 public :
de,4Ms!% template < typename Actor >
B<!WAw+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M:R|hR{=* {
e<duDW$X return do_while_actor < Actor > (act);
r%vO^8FQ }
qqr]S^WW } do_;
:\IZ- FGu#Pa 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L
/V;; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
xAu&O\V 最后来说说怎么处理break和continue
Zz^!QlF 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。
`+ 5,=S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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