一. 什么是Lambda
x$BNFb%I1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-W('^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,
*qO)MpG{ 0,ryy,2 =ejU(1 g Yr-SlO> class filler
G|1.qHP[F {
XxmWj-=qO public :
4{zy)GE|W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|3,WiK=' } ;
j;coP ehB ..u{v}4& 9_:"`)]3B 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:
r@zT!.sc! MukJ^h*V a,RCK~GR %hYgG;22 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'_.qhsS pz['o /CsP@f_Gw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zQY ,}a 1;=L]
L? %mT/y%&: <L qJg 二. 战前分析
BK%B[f*[OA 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。
Dbn344s 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
#'s$6gT= ~KS@Ulrox Zhfg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pK3A/ry< /* --------------------------------------------- */
@y;VV* vector < int *> vp( 10 );
.@OQ$D < transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Pa3-0dUr /* --------------------------------------------- */
!9/`PcNIpy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
QNMZR /* --------------------------------------------- */
<>\|hno} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`Fr ,,Q81\ /* --------------------------------------------- */
-GPBX? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
vNs%e/~vj /* --------------------------------------------- */
<<MpeMi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gp`@dn'; ;(`bP xE<H@@w ~-7/9$ay5 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ex
p?x 1._1, _2是什么?
{\1bWr8!U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hTn"/|_SW 2._1 = 1是在做什么?
jerU[3 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y%"$v0D 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。
bOr11? a`w=0]1&* >EJ{ * 三. 动工
apa&'%7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:Pdh##k I8J>>H'#A H;nzo3x Zwc&4:5% template < typename T >
`Uz.9_6 class assignment
~3:hed7: {
YTefEG]|q T value;
"t4z)j; public :
qK%N{ro[{? assignment( const T & v) : value(v) {}
xQvI$vP template < typename T2 >
_j, Tc*T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"H(3pl. } ;
[#gm[@d, ?l6yLn5si^ *>=tmW;% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}}TPu8Rl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~wW]ntZm 2Cp4aTGv# 3pWav
1" L.@$rFhA class holder
|9S8sfw {
<h/q^| tZ{ public :
M{24MF template < typename T >
g.9C>>tj assignment < T > operator = ( const T & t) const
_$>);qIP4 {
aF?_V!#cT return assignment < T > (t);
vf3) T;X> }
I(~([F2 } ;
*bFWNJ}`q ;F@Sz/ Gxe)5,G 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
i`F5 ZiuD0#"! static holder _1;
8` +=~S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o4FHR+u<M ,byc!P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<<d # 而不用手动写一个函数对象。
A Qjv?
4)T R5=J :o yP$esDP (9%?ik 四. 问题分析
=_k 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。
8wkhbD|; 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。
6Z#Nh@!+C 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
30^q_|l:] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
O.Pp*sQ^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
++,I`x+p A` _dj}UF 五. 问题1:一致性
6t; ;Fz 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?|
q("XS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$5 G(_ Iz+%wAZ|B6 struct holder
O/#3QK {
9~~NxWY%x //
'hr_g* i template < typename T >
M%ecWr!tj T & operator ()( const T & r) const
!8UIyw {
+C!GV.q[ return (T & )r;
QYo04`Rl }
:&
Dv!z } ;
}TMO>eB' N@PwC( 这样的话assignment也必须相应改动:
p}pRf@(`\ .S,E= template < typename Left, typename Right >
,4"N7_!7 class assignment
> .NLmzUX {
e+BZoK ^ Left l;
ZOPK Right r;
I=&i &6v8G public :
H3$py|}lL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A!!!7tj template < typename T2 >
:|V650/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?QffSSj[s } ;
b(N\R_IQ~ Wx-0Ip'9 同时,holder的operator=也需要改动:
!~C%0{9+u@ (
xooU 8d template < typename T >
X9?)P5h= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MUl7o@{' {
e]1'D return assignment < holder, T > ( * this , t);
o7E|wS }
P,pC Z+H #:BkDidt2v 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。
(Nc~l ^a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Vc5>I_ ^*f D return l(rhs) = r;
}d;2[fR) 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。
\ejHM}w3, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tm5{h{AM rVP\F{Q4Tr template < typename Tp >
0e0)1;t\ class constant_t
H'#06zP>5 {
h9 DUS,G9, const Tp t;
{K+f&75 public :
%]7 6u7b/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0#TL$?=| template < typename T >
[(Z(8{3i const Tp & operator ()( const T & r) const
lv/im/]v {
k F^4kCJ@ return t;
pqO0M]} }
qZF&^pCF} } ;
b%MZfaU 6HBDs: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
R/"f 下面就可以修改holder的operator=了
RgV3, z bj@sci(1? template < typename T >
GFLat assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=$4I}2 {
f@YdL6&d- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N4,oO H~ }
F<{,W-my ` |HT7m5tu4 同时也要修改assignment的operator()
(rhlK}
C *7H
*epUa template < typename T2 >
=5*Wu+S4r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z4_B/Q 现在代码看起来就很一致了。
8<}=f4vUj5 rM.Pc?Z 六. 问题2:链式操作
uz+WVmb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V~*>/2+ 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。
PP$2s]{ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
./;uhj 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
94&t0j_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.F$}a% ByP<-Deh template < typename T >
!0hyp |F:> struct result_1
>k`qPpf& {
[ x+-N7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y'`7zJ } ;
}*rS g . ]wDqdD y7S 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:
&4evh<z >3D1:0Sg template < typename T >
Vx.c`/ struct ref
I)1ih {
Mj1f;$ typedef T & reference;
7xO05)bz } ;
_+9i template < typename T >
PEEaNOk
1b struct ref < T &>
A z@@0 {
:|kO}NGM typedef T & reference;
]QR]#[Tn' } ;
QAx9W% vdn)+fZ;
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
hd'fWFWN
*~
I HVU template < typename T >
sXEIC#rq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
OEl;R7aOB& {
?xUl_ return l(t) = r(t);
jj2=|)w$3 }
kOo Vqu 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
T8\@CV! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8hS^8 J \|~k2~ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
iCpm^ XT _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
X7OU=+g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y
_ap T<P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_Jg#T~ 最后的布局是:
{sB-"NR`K Add
FJH>P\+ / \
g7?[}?]3"p Divide 5
8K9HFT@yV / \
w^8Q~3|7 _1 3
|sr\SCx 似乎一切都解决了?不。
*:d``L 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
r3?8nQ$ 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。
+|bmUm<2 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:
`^{G`es _Zav Y<6 template < typename Right >
!I1p`_(_7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
){P`-ZF Right & rt) const
>WZ%Pv* {
@bTm.3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pq<43:*? }
[r>hKZU2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XM!oN^ 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。
"Cxj_V@\ 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。
16eP7s 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。
[dLc+h1{B 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。
!bLCha\ 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?
mY"Dw^) 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:
6{i0i9Tb u,iiS4'Ze template < class Action >
!-T#dU class picker : public Action
037\LPO {
s1]Pv/a=y public :
z)KoK`\mE" picker( const Action & act) : Action(act) {}
h(nE)j // all the operator overloaded
s[{8:Px } ;
Ay6T*Nu` 9nQyPb6 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。
ApSseBhh 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:
P\WHM( >DY/CcG\P template < typename Right >
Z(RsB_u5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)x[=}0C {
?z M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|mG;?>c) }
2&'uO'K jo"+_)] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jN{k } 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。
i:
-IZL\ _3wJ;cn. template < typename T > struct picker_maker
qDswFs( {
!-qk1+<h typedef picker < constant_t < T > > result;
o"RE4s\G~r } ;
YRZw|H{>t template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F !v01]O {
4`v[p4k typedef picker < T > result;
;;UsHhbhI } ;
IuPDr % ~hk!N!J\ 下面总的结构就有了:
IA1O]i
S 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。
W!8$:Ih_Z picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UE_>@_T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BSy4
d> 至此链式操作完美实现。
3<FqK \P V^qBbk%l>D :/?
Op 七. 问题3
J.2BBy 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Yy[=E\z ^+~$eg&js template < typename T1, typename T2 >
uq:'`o-1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uJ=&++[ {
8_>:0(y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u(r
T2 }
"OUY^ cM X+emJ&Z$@ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
UBM8l .O~rAu*K template < typename T1, typename T2 >
b,HXD~= struct result_2
,t1s#*j\!q {
3S^Qo9S typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
z&GGa`T" } ;
mNe908Yw 79Q,XRWh| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
3s:)CXO 这个差事就留给了holder自己。
<C"}OW8 Obc, N]c:8dOj template < int Order >
h;K9}w class holder;
>)+U^V template <>
uTbMp~cYB class holder < 1 >
*qMjoP, {
k3OnvnJb public :
&n6
|L8 template < typename T >
Z+J~moW ` struct result_1
N9 )ERW2`* {
}?{. 'Hv0 typedef T & result;
\<%FZT_4~ } ;
&@7|_60 template < typename T1, typename T2 >
=8r,-3lC; struct result_2
OZObx {
mn<ea& typedef T1 & result;
*LmzGF| } ;
U_B`SS template < typename T >
T?__ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~;I{d7z,; {
Yic'p0<
?V return (T & )r;
-IV-"-6( }
a~tBg y+9 template < typename T1, typename T2 >
p-g@cwOu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E\}Q9,Z$ {
Y u^ } return (T1 & )r1;
v g tJ+GjN }
[iSLn3XXRX } ;
x~yd/ R [qt^gy) template <>
v#sx9$K T class holder < 2 >
^T@-yys {
~ YZi"u public :
8>:2li template < typename T >
HoM8V"8B struct result_1
VxAR,a1+n {
JY>I typedef T & result;
wIbc8ze } ;
Sag\wKV8 template < typename T1, typename T2 >
VHws9) struct result_2
]Otl(\v(h {
\=~<I typedef T2 & result;
gwF@'Uu } ;
!lB,2_ template < typename T >
q%^gG03. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WUi7~Ei} {
%}&9[# return (T & )r;
L'h'm{i }
{la^useg[ template < typename T1, typename T2 >
R?\8SdJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0P53dF {
BQ&h&57K return (T2 & )r2;
/L[:C=u }
}`^<ZNkb/ } ;
4 ]8PF z#*GPA8Em: kQBVx8Uq] 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> >。
<~8W>Y\m 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~GY;{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
IWpUbD|kC
Q{Bj(f return l(i, j) = r(i, j);
||,;07 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&c@I4RV|q ZNA?`Z)f return ( int & )i;
?,),%JQ return ( int & )j;
RMrt4:-DI 最后执行i = j;
gA) F 可见,参数被正确的选择了。
uTJ?@^nq Cw^)}23R EGMcU|yL Yc5$915 O "h+i>|l 八. 中期总结
n:!J3pR 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
I2l'y8)d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a+BA~|u^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Em.? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`RzM)ILl =XS'V* wYawG$@_ p9sxA|O=y
4-n.4j| I5"=b}V5 九. 简化
u})JQ<| 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。
\)"qN^we 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?%0i,p@< 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:
QY fS- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!c`1~a! +-*/&|^等
]V]o%onW 2. 返回引用。
XF$C)id2p =,各种复合赋值等
nW%c95E 3. 返回固定类型。
BPOWo8TqD^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|Z/ySAFM 4. 原样返回。
wb9zJAsc operator,
}w@nZG ^& 5. 返回解引用的类型。
Y\x
Xo? operator*(单目)
Qqaf\$X 6. 返回地址。
QtzHr operator&(单目)
|3cR'|<Ual 7. 下表访问返回类型。
)T+htD) operator[]
J\0YL\jw1K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!%(B2J operator<<和operator>>
Yb\36| :R&tO3_F OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
d16PY_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\ d;Ow8%d/ LMDa68 s template < typename Left >
8+ W^t I struct value_return
Zn!SHj {
#WG(V%f] template < typename T >
OWkK]O struct result_1
{gn[
&\ {
=w5w=qB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
rYqvG } ;
O#|E7; &Gt9a-ne template < typename T1, typename T2 >
+Snjb0 struct result_2
:4Vt {
g<-cHF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_8>"&1n } ;
w$!n8Aqs } ;
/L
4WWQ5 KKzvoc?Bt ij),DbWd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G#*;3X$ 6bn-NY:i 下面我们来剥离functor中的operator()
b +_E)4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}1P yC5|"+
A$ return l(t) op r(t)
4c yv
8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
b6(yyYdF return op l(t)
BkF[nL*| return op l(t1, t2)
G~Sfpf return l(t) op
re*/JkDq3K return l(t1, t2) op
V]2z5u_q return l(t)[r(t)]
kShniN return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ublY!Af YGO@X(ej, 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:
5W48z%MN
单目: return f(l(t), r(t));
}ie]7N6; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9.B7Owgr89 双目: return f(l(t));
HKwGaCj` return f(l(t1, t2));
)Fw)&5B! 下面就是f的实现,以operator/为例
y()( 8L uI[*uAR struct meta_divide
)em.KbsPPF {
Z0=OR^HjA template < typename T1, typename T2 >
uwka 2aSS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|<0@RCgM {
\v_C7R;& return t1 / t2;
,d+mT^jN }
2vC=.1k } ;
2 *$n? K&h6#[^\d 这个工作可以让宏来做:
ihVQ,Cth =!X4j3Cv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZIp=JR8o$ template < typename T1, typename T2 > \
u/f&Wq/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p3o?_ !Z 以后可以直接用
_u>>+6,p DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
luT8>9X^:a 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
86g+c (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"ztrKQQ 'Ap5Aq \YS?}! 0 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
nz\fN?q rWXW}Yg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bRK9Qt#3 class unary_op : public Rettype
Tjqn::~D {
bph*X{lFK Left l;
\t@`]QzG: public :
M\f0
=`g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ev16xL8B wrU[#g,uvr template < typename T >
-wfV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}TW=eu~ {
!*gAGt_ return FuncType::execute(l(t));
A\)X&vR[6 }
3#[I_ MV}]i@V template < typename T1, typename T2 >
`%3p.~> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ErC[Zh"'' {
~tvoR&{I return FuncType::execute(l(t1, t2));
GB3B4)cX4Y }
: 4WbDeR } ;
l0{DnQA>I P}`1#$ kVv
<tw 同样还可以申明一个binary_op
xF;v 6d 1\0@?6`^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!%r`'|9y class binary_op : public Rettype
@`D6F;R {
s_!Z+D$K Left l;
~x:]ch| Right r;
-;$/< public :
=1\wZuK# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.<%M8rcj ud D[hPJd template < typename T >
H@'
@xHv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bf/loMtD {
?y)X $D^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
9K<a}QJP }
FOi`TZ8 ~*[4DQ[\ template < typename T1, typename T2 >
0)V-|v` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RfG$Px ' {
I >Q,]S1h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VYo;[ue([ }
dy?|Q33Y" } ;
XH$|DeAFM q&T'x> / f*}E\,V"& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
CJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
t}*!UixE DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(t$/G3E 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。
+Uq:sfj, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
1C=P #MU` 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。。。
FSs$ ]
d; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&Ld8Z9IeFp 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)
WI_mJ/2 下面是修改过的unary_op
]_8I_VcQ
}92lr87 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!p2,|6Y`y class unary_op
D(U3zXdO {
Ilb
|:x"L Left l;
N06O.bji agT[y/gb public :
e~]e9-L>I }yDq\5s
Q[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MWh+h7k' qXhf?x template < typename T >
_C=[bI@ struct result_1
>0#q!H,X {
arVf"3a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_)2TLA
n3 } ;
>Eg .c hpV
/F template < typename T1, typename T2 >
}A/&]1GWk struct result_2
6F/
OlK< {
jYID44$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k+GnF00N^8 } ;
bI6wE'h dt&Lwf/ template < typename T1, typename T2 >
cG!2Iy~lA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=2]rA {
VQjFEJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C+m^Z[ }
f?^Oy!1] y"p-8RVk{ template < typename T >
B\>}X_\4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JO{-
P {
lv_% return OpClass::execute(lt(t));
qZ_fQ@ }
`+BaDns [3sxzU!t~ } ;
TxxB0 nk$V{(FJ o+Ti$`2<O7 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
4$DliP 好啦,现在才真正完美了。
f<4q ]HCa 现在在picker里面就可以这么添加了:
)X!DCL:16 | 4oM+n;Y template < typename Right >
J~'Q^O3@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
uNZ>oP> {
^
R^N`V return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XAxI?y[c }
`m; "I 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。
Q[Sd s5aOAyb*w (VPM>ndkw 4\SBf\ c ) wo2GF 十. bind
[Ro0eH 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。
/Q>{YsRRB 先来分析一下一段例子
K-k.=6mS ],}afa!A wt=>{JM int foo( int x, int y) { return x - y;}
E(3+o\w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&G|jzXE bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6O@ ^`T 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。
m#'rI=}! 我们来写个简单的。
Q1I_=fT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*5_8\7d 对于函数对象类的版本:
HZ<f( ~muIi#4 template < typename Func >
g6/N\[b% struct functor_trait
vWi.[] {
Z0 IxYEp typedef typename Func::result_type result_type;
8xpYQ<cax } ;
NRuG?^/}d 对于无参数函数的版本:
ctUF/[_w; E,D:D3O template < typename Ret >
ZDkD%SCy struct functor_trait < Ret ( * )() >
rE{Xo:Cf {
IL[|CB1v typedef Ret result_type;
E%\7Uo- } ;
w]Ko/;;^2 对于单参数函数的版本:
!k= 0X\5L azDC'.3{p template < typename Ret, typename V1 >
^Im%D(MY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uJ/?+5TU {
9<(K6Q typedef Ret result_type;
8K JQ( } ;
+65~,e 对于双参数函数的版本:
jl e%|8m&@ ci_v7Jnwo template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Bpm5dT; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
51ajE2+X& {
U_}A{bFG typedef Ret result_type;
sAD P~xvU
} ;
K)Xs L 等等。。。
W]yClx \ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+G!jKta7B r0g/ :lJi template < typename Func >
D"x$^6`c} struct func_return
F@K*T2uh {
q~Q)'*m template < typename T >
,JQxs7@2k struct result_1
@X|i@{<'; {
w^dueP7J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$uFh$f } ;
Q{l*62Bx v<7Gln template < typename T1, typename T2 >
D _bkUR1 struct result_2
#[U9(44, {
lR@i`)'?U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H?`)[# } ;
+F7<5YW&( } ;
3?*M{Y| s*)41\V0 xf^<ec 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)p!*c, \Sw+]pr~ template < typename Func, typename aPicker >
)pZekh]v class binder_1
te\h?H {
7dlKdKH Func fn;
N7~)qqb aPicker pk;
rZ!Yi*? f public :
:<N6i/ RhV:Z3f`6 template < typename T >
g* \P6 struct result_1
Yt/SnF {
,\S pjE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0 .FHdJ< } ;
1~R$$P11[9 R*Xu(89 template < typename T1, typename T2 >
sMz^!RX@ struct result_2
(!0j4' {
kh<pLI >$h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yWv<A^C& } ;
+w k]iH h5&/hBN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%su}Ru L8bI0a]r"* template < typename T >
0~Iu7mPY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yNrinYw {
dcl.wD0~V return fn(pk(t));
e'~-`Z9-) }
/]/>jz> template < typename T1, typename T2 >
,W1a<dl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BLL]^qN;Y {
^zaKO'KcV return fn(pk(t1, t2));
R,x> $n }
GP[6nw_'^ } ;
<DeKs?v Ue{vg$5|| 2/yXY_L 一目了然不是么?
e$Xq 最后实现bind
C5PmLiOHY> 4-7kS85 |RR%bQ^{ template < typename Func, typename aPicker >
`%t$s,TiP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
poXLy/K {
@%EE0)IA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XOysgX0g }
gf68iR.Gs WCuzV7tw 2个以上参数的bind可以同理实现。
:M22P`: 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
fJ)N:q` 6o=qJ`m[? 十一. phoenix
xH_A@hf; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Lh8bQH =zeFK_S! for_each(v.begin(), v.end(),
%6NO 0 F^ (
.
]o3A8 do_
2E`~ qn [
U,Z"G1^ cout << _1 << " , "
hWq.#e6 ]
j>0<#SYBu .while_( -- _1),
y4xT:G/M cout << var( " \n " )
E /fw?7eQ )
4GG1E. z} );
SXRdNPXFO <91t`&aWW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
*2JH_Cj` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
o {=qC: b operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I?_E,.)[ I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
eecw]P_? CY*ngi & EKZ$Q4YE template < typename Cond, typename Actor >
s<A*[ class do_while
Q~fwWp-J {
hq/J6 M Cond cd;
c%|vUAq* Actor act;
D4< -8 public :
ss?] template < typename T >
m"lE&AM64p struct result_1
UF@IBb}0 {
#*!+b typedef int result_type;
(Ij0AeJ# } ;
F,*2#:Ki 28nmQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Gs[Vu@* cCM
j\H@ template < typename T >
UdT&cG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[RAj3Fr0 {
>f&xJq do
a
@6^8B?w; {
G/v|!}?wG act(t);
ds-
yif6 }
SHMl%mw while (cd(t));
:e1'o return 0 ;
^9&b+u=X }
Da"yZ\4 } ;
[^<SLTev !8.En8Z<D- B{s]juPG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
f#@S*^%V$ 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。
;aq `N}d 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。
vG Y!4@[ 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。
Y4QLs^IdB 下面就是产生这个functor的类:
>@^<S_KVh N<9w{zIK( "Dyym<J template < typename Actor >
@ru<4`h class do_while_actor
|2z}Xm5\ {
{tPnj_|n< Actor act;
m"n.Dz/S public :
\CcmePTN#x do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m&Lt6_vi Z.!g9fi8> template < typename Cond >
egfi;8]E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Osnyd+dJY } ;
E]NY
(1 GGH;Z WSe #C4|@7w% 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#$! 最后,是那个do_
d!o.ASL{ _*Pfp+if aC`Li^ class do_while_invoker
}/20%fP {
y =R
aJm public :
NdZ)[f:2 template < typename Actor >
}d_<\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
DB#$~(o {
g[M]i6h2 return do_while_actor < Actor > (act);
hHpx?9O+! }
GE@uOJ6H } do_;
im=5{PbJ^ 29%=: *R$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(wife#)~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2xDQ:=ec 最后来说说怎么处理break和continue
J==}QEhQ{ 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。
?FN9rhAC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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