一. 什么是Lambda
N3Ub|$}q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xI}h{AF7 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
'{j.5~4y LuS]D% c *(]pM 'v&k5`Qq class filler
;"=a-$vm {
QfJ?'* public :
3k;*xjv6@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
`#hdb=3 } ;
L2[|g~ dI<s)! xt@zP)6G 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:
WR=e$; r#wMd9]) #uJGXrGt= CF3Z`xD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?fDF Rms bS_!KU QD%~A0
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mmm025. MK7S*N1 ~M%r.WFpA IC>OxYg* 二. 战前分析
MNO T<( 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。
hHF YAh 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
Yw<K!'C ;=1]h&S x]lv:m\)jT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
EO$_]0yI;_ /* --------------------------------------------- */
B\1F vector < int *> vp( 10 );
&yv%"BPV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u^SXg
dj /* --------------------------------------------- */
e&?o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,# rl" /* --------------------------------------------- */
SeqnO.\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O`U&0lKi' /* --------------------------------------------- */
{.OBcx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|&WeXVH E /* --------------------------------------------- */
#>dfP"}&, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B\A2Vm`& JzMPLmgG/ I{AteL Ath^UKO" 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ha9A5Ao}0 1._1, _2是什么?
C,+6g/{ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
7!.%HhU0 2._1 = 1是在做什么?
x; 89lHy@e 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
S',i Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
sF^3KJ| E6|!G [R-4e; SRh 三. 动工
'`$a l7D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
12v5*G[X u}hQF$a" #z 3tSnmp z|[#6X6tT template < typename T >
~,KAJ7O_ class assignment
|\"vHt?@G {
ZYZQ?FN T value;
F;Ms6 "K public :
p"f=[awp assignment( const T & v) : value(v) {}
Z{RRhJ template < typename T2 >
z.n`0`^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
q/~U[.C } ;
:D6"h[7 [,)yc/{* (qT_4b~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
e|u|b 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
LyO ,] 2GQq(_ jca7Cx`sm ",	 class holder
L+2!Sc,> {
B8-v!4b0` public :
vUl5%r2O4 template < typename T >
g=.~_&O assignment < T > operator = ( const T & t) const
BUB#\v#a {
jXq~ x"( return assignment < T > (t);
x"h0Fe?J }
c(Zar&z,E } ;
TtEc~m 'bp*hqG[ z)"7qqA 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
|$@/
Z+ ^/\OS@CT\ static holder _1;
o8\@R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;m$F~!Y bA\TuB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4qo4g+ 而不用手动写一个函数对象。
e:}8|e~T Icf 4OAx -C.x;@!k .b>1u3 四. 问题分析
iOz<n
z 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。
*A}QBZ 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。
fo~8W`H& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NfcY30}: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?z0f5<dL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z0T{1YEJ 9], ;i7c 五. 问题1:一致性
<y5V],-U 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?|
RP'`\||* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}T%;G /W CBdSgHA3> struct holder
HH+R47%* {
-a(f- //
,t5X'sY L template < typename T >
{H s""/sb T & operator ()( const T & r) const
q:sDNj)R\ {
F^bC!;~x return (T & )r;
p#~'xq }
'JY*K:- } ;
|8}f Lu\]]m 这样的话assignment也必须相应改动:
=BJ/ZM 1)
V,>)Ak template < typename Left, typename Right >
}/BwFB+(/ class assignment
YfUdpa0 {
cAC2Xq Left l;
,
RfU1R Right r;
ep<A d public :
2{c ;ELq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6~GaFmW= template < typename T2 >
m>2b %GTh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E
}|g3 } ;
`*PVFm> g.aNITjP 同时,holder的operator=也需要改动:
Pa2HFy2 =BY)>0?z template < typename T >
0K7]<\) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
DrbjqQL+. {
pcNVtp'V return assignment < holder, T > ( * this , t);
w_G/[R3 }
5)V]qV$
gVCkj!{ 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。
vIG8m@-!&; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
L5%~H?K( )/2* <jr return l(rhs) = r;
AC ,$(E 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Vi`+2%4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tp$NT.z 7>xxur& template < typename Tp >
kM]:~b2 class constant_t
7;KmJ}$ {
]g3&gw const Tp t;
+xRja(d6 public :
Q@%VJPLv. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xXH%7%W'f template < typename T >
~ $#DB@b const Tp & operator ()( const T & r) const
(Z.K3 {
N-jFA8n return t;
UY
j }
`Q1T-H_ } ;
Eag->mw/~ :Y
y+% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$y\'j5nk3 下面就可以修改holder的operator=了
nXK"B Ye EiI3$y3; template < typename T >
K>Fo+f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~^"
cNv {
/YHBhoat return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Zp@p9][C }
n5 @H eznw05U 同时也要修改assignment的operator()
(rt DT cg7NtY template < typename T2 >
G9 z Q{E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T_6,o[b8 现在代码看起来就很一致了。
g63:WX-\ W>dS@;E 六. 问题2:链式操作
9/D+6hJ]: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T#J]%IDd 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。
")ow,r^" 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。
~t<BZu 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。
f!P.=Qo[= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6 )0$UW RK/SeS template < typename T >
6;dB struct result_1
J\_tigd {
mn*.z!N= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"pdG%$ } ;
{#=q[jVi%1 +
R])u5c' 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:
-DX|[70 }pPxN@X template < typename T >
W=mh*G3y struct ref
(8@._ {
T$GhE typedef T & reference;
@]WN|K } ;
~c! XQJ template < typename T >
~8`r.1aUO struct ref < T &>
;*wZgl {
p:k>!8.Qho typedef T & reference;
zjM+F{P8 } ;
-78
t0-lM 0mH>fs 4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z^{VqC*o+ H~J#!3 template < typename T >
KSqWq:W+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
oVb6,Pn {
hn)mNb! return l(t) = r(t);
"%<Oadz ap }
vov"60K 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
vxZvK0b620 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o{
\cCZ" +x-n,!( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-"\z|OQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'2/48j X5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
fi:Z*- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Goz9"yazg 最后的布局是:
FX+Ra@I! Add
PZf^r / \
KFLIO>hE Divide 5
mj%Iow. / \
'?v.O} _1 3
+<"sC+2 似乎一切都解决了?不。
B+*F?k[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
F4e<=R 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
n$axqvG 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}bYq^(I Pp@ P] template < typename Right >
"So+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9H" u\t|? Right & rt) const
F[l{pc "C {
FlrLXTx0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+K;
X$kB }
[wjA8d. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n>+M4Zb XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,-vbR& 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
QApil 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
<nvz*s 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]}w~fjq 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
'eLO#1Ipf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=Mc*~[D/ Wepa; template < class Action >
C^2Tql class picker : public Action
#:v|/2 {
y7u"a)T public :
|/Ggsfmby picker( const Action & act) : Action(act) {}
>TeTa l // all the operator overloaded
}{n[_:[7 } ;
dK#:io[Nz T5=3 jPQ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
NJI-8qTGI 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
cD YKvrPY \@N8[ template < typename Right >
^GD"aerNr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,@;", {
x<>#G~- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mcP]k8?C }
>KNiMW^V ;*BG{rkr Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,gVA^]eDh 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rFh!&_ dAh&Z:86\ template < typename T > struct picker_maker
7.,C'^ci {
9f\Lon4lX typedef picker < constant_t < T > > result;
\'xF\V } ;
': 87.8$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
E].hoq7WiB {
D{x'k2= typedef picker < T > result;
IE+{W~y\ } ;
,6=j'j1#a eGkB#.+J! 下面总的结构就有了:
DI{VJ&n66 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。
9. 6"C<eYt 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。
>gRb.-{ux picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[_Fj2nb* 至此链式操作完美实现。
<wfPbzs-V ?1T)cd* (u-K^xC 七. 问题3
/H/@7> 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。
h 6Ovl pX8TzmIB0 template < typename T1, typename T2 >
`$*I%oT; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J~Uq'1? {
mM0VUSy return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"
R!,5HQF; }
$REz{xgA= mhVdsa 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:
6hp>w{+ L{1MyR7`I+ template < typename T1, typename T2 >
Tsg;i; struct result_2
`yJ3"{uO {
c|RTP typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tAF#kBa\y_ } ;
l7 Pn5c bca4'`3\| 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?
0Lb:N]5m8 这个差事就留给了holder自己。
GB,f'Afl Oxsx\f_ =\~<##sRJ template < int Order >
IJ\4S class holder;
iOY: a template <>
o|`[X' class holder < 1 >
U/}YpLgdD {
$-Iui0h public :
xnP@h template < typename T >
USd7gOq( struct result_1
)hG4,0hv& {
Hq$&rNnq\ typedef T & result;
Lmsc~~ } ;
+xNV1bM template < typename T1, typename T2 >
sbv2*fno5 struct result_2
#No3}O;"g {
]QC9y:3 typedef T1 & result;
4j|IG/m } ;
W {A4*{ template < typename T >
VOJA}$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6a} {
Mc,3j~i return (T & )r;
}TQa<;Q }
z@I'Ryalyc template < typename T1, typename T2 >
ZSWZz8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e dTFk$0 {
`6y=ky., return (T1 & )r1;
&cGa~#-u }
=j~BAS*" } ;
8Sxk[`qx\K m^%@bu, template <>
Gr-~&pm class holder < 2 >
-wa"&Q {
k,eo+qH.Hz public :
=U7P\sw2 template < typename T >
PctXh, = struct result_1
R1$s1@3I| {
E/V_gci typedef T & result;
ee/3=/H|; } ;
ZyM7)!+kPa template < typename T1, typename T2 >
S=}1k,I struct result_2
'8Cg2v5&w {
j"hNkCF typedef T2 & result;
nuH=pIq6x } ;
c=,HLHpFO( template < typename T >
GQ(*k)'a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
577#A, O {
vBzUuX return (T & )r;
dbJ3E)rF }
)SZzA' template < typename T1, typename T2 >
WeJ=]7T'L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>?O?U=:< {
~R&rQJJeJ return (T2 & )r2;
#_eXybUV }
Q6)?#7<jy } ;
zLgc j(; ~&?57Sw*m z3Yi$*q < 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+BeA4d8b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\ZM5J 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)DmydyQ' egK~w8`W% return l(i, j) = r(i, j);
uI$n7\G! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_Pno9| b@c(Nv return ( int & )i;
hraR:l
D return ( int & )j;
L3w.<h 最后执行i = j;
|sI@m@ 可见,参数被正确的选择了。
Tw djBMte veuX/>! =;+gge!?bB Qo:vAv {+zG.1o^ 八. 中期总结
>fMzUTJ4 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:
@<3E`j'p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6fo\z2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S{?l/*Il*_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c(uDkX %%|p J%}Q> J6[}o4Z P4HoKoj2` tmOy"mq67 HU'w[r6a 九. 简化
D_?Tj 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。
T_!F I29 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3b\s;! 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:
r&Nh>6<&/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BdMd\1eMw +-*/&|^等
Dt<MEpbur 2. 返回引用。
[ )
0JI6 =,各种复合赋值等
9+MW13? 3. 返回固定类型。
@Co6$< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%19~9Tw 4. 原样返回。
iZ>P>x\ operator,
_p0gXb1m` 5. 返回解引用的类型。
tvf5b8(Y- operator*(单目)
?A;RTM 6. 返回地址。
X $V_ operator&(单目)
5k@T{ 7. 下表访问返回类型。
+L"F] _? operator[]
>]anTF`d 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ZnJJ-zP operator<<和operator>>
(&NLLrsio R<gAxO%8 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。
p[o]ouTcS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y\j[\UZKO
5Pq6X template < typename Left >
)b (+= struct value_return
`q\F C[W {
P=1Ku|k template < typename T >
u $[&'D6 struct result_1
Y'jgp Vt {
5x|$q kI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wl%ysM|x } ;
O7_y QQAA "=K3sk template < typename T1, typename T2 >
w)* H&8h@ struct result_2
4"Qb^y {
WF*j^ %5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n 7B2rRJH } ;
M@7U]X$g } ;
X^dasU{* _VjaTw8iM }"nm3\Df 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
KPDJ$,: F'>yBDm*OM 下面我们来剥离functor中的operator()
S&-F(#CF^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J @~g> 9>0OpgvC( return l(t) op r(t)
y{<js!au return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vt \g9-[ return op l(t)
[_`yy return op l(t1, t2)
%scIZCrI~ return l(t) op
p5OoDo return l(t1, t2) op
rN7JJHV return l(t)[r(t)]
|OAiHSW"V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8dLmsk^ z>0$SBQ- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#@w/S:KbJt 单目: return f(l(t), r(t));
Im-qGB0C return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4;)t\9cy_ 双目: return f(l(t));
nv+miyvvm return f(l(t1, t2));
]8OmYU%6V 下面就是f的实现,以operator/为例
"x.iD,>k 6<
-Cpc struct meta_divide
k,'MmAz {
~ArRD-_t template < typename T1, typename T2 >
rx;;|eb, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Q(Q?L5
{
E}F-*go return t1 / t2;
6vTnm4 }
*kZH~] } ;
nO'C2)bBSG pRxVsOb 这个工作可以让宏来做:
pZ[|Q 2( G(shZ=fq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ToKG;Ff 4b template < typename T1, typename T2 > \
K0o${%'@7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1#;^Z3 以后可以直接用
xT* 3QwK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
eHGx00: 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
FYu30 (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。。。)
xL<c/B`-: k#~oagW_Gw Uc,.. 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
t>LSP$ 9m_~Zs}Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HE_UHv class unary_op : public Rettype
#u+qV!4 {
g2^{+,/^K Left l;
%[~g84@ public :
%|:j=/_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GcA|JS=> yA*U^:% template < typename T >
}wBpBw2J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8yDsl {
[h&s<<#
D return FuncType::execute(l(t));
u0)9IZxc }
U7g,@/Qx 5{i NR4sq template < typename T1, typename T2 >
IZ^:wIKo{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aR@+Qf {
)a'` return FuncType::execute(l(t1, t2));
3 m-g- }
p/7'r } ;
U H+#Nel+! r4X\/ R^$EnrY(< 同样还可以申明一个binary_op
{]0T ci:|x = template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7)2Q class binary_op : public Rettype
"H@I~X=
{
:9x]5;ma Left l;
7Lj:m.0O^ Right r;
SdMLO6- public :
9&C8c\Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L*4=b
(3 7zU~X, template < typename T >
~ oq.y n/1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4f~q$Sf]< {
saQo]6# return FuncType::execute(l(t), r(t));
!Z{7X ^ }
=;)=,+V~q `C-8zA template < typename T1, typename T2 >
1;{nU.If typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'gD./|Z0 {
Qz2jV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+u5xK }
"A~D(1K } ;
P%Q'w 2\|sXC $rbr&TJ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
>){}nlQf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4 CiRh DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q.V@Sawe5 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9U3 }_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
O ]-8 % 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#hu`X6s" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K)Z~ iBRM 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
86?~N 下面是修改过的unary_op
LtKR15h, R6z *!W{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*J':U>p class unary_op
gA1j'!\6l9 {
VJCj=jX Left l;
8 K)GH:a > hGB
o public :
~]<VEji =1)9>= } unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}&s |~ )MoHY template < typename T >
:iQJ9Hdz struct result_1
<1x u&Z7 {
:8N
by$#V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w6lx&K- } ;
^Mhh2v vJ 28A template < typename T1, typename T2 >
XMxm2-%olP struct result_2
W4( {
HB.:/5\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-sDl[ } ;
YT)1_>*\ Su
+<mW template < typename T1, typename T2 >
NQiu>Sg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zNn {
?Lv U7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[{vX*q
3B }
30s A\TZ `m"K_\w=/ template < typename T >
'*&V7: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X%;4G^%ZI {
|GPYbxzc return OpClass::execute(lt(t));
KxFA@3 }
>,)U46 fNyXDCl } ;
3fYfj 8LuU2Lo m>!o
Yy_ 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
a%an={ 好啦,现在才真正完美了。
N!\1O, 现在在picker里面就可以这么添加了:
!<X/_+G\ lX50JJwk template < typename Right >
!SLfAFcS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
G \$x. {
DD>n-8M@> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g]?>6 %#rA }
e%9zY{ABR% 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。
]4lC/&nm aHitPPlq Udjn.D .i#'IS0c PbV1FB_ 十. bind
RH$YM
`cZ 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。
#B_H/9f( 先来分析一下一段例子
I}}>M# Tx'anP PHH,vO[eO int foo( int x, int y) { return x - y;}
G6\`Iy68/v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_ vAc/_N bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2';{o=TXV 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。
:j32 :/u 我们来写个简单的。
G) 37?A) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<e@4;Z(h04 对于函数对象类的版本:
n6c+Okj _@_EQ!= template < typename Func >
sv6m)pwh struct functor_trait
^i@0P}K< {
S.U#lAn( typedef typename Func::result_type result_type;
WZviC_ } ;
hw B9N 对于无参数函数的版本:
| `?J2WGe Q>G% *? template < typename Ret >
V'K:52 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Zb<D%9 {
owA.P-4 typedef Ret result_type;
-O $!sFmY } ;
\23m*3"W 对于单参数函数的版本:
n<A<Xj08T9 {]4Zpev template < typename Ret, typename V1 >
Y7')~C`up^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"z*?#&?, {
B @8lD\ typedef Ret result_type;
!~xlze } ;
Y/L*0M.< 对于双参数函数的版本:
YQR[0Y&e= 4(`U]dNcs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@J'tPW<$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
L=I;0Ip9y {
K[Vj+qdyl typedef Ret result_type;
.OlPVMFt } ;
ofs'xs1C 等等。。。
p?4,YV|# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`r %lB E<@N4%K_Q template < typename Func >
"EZpTy}Ee struct func_return
;Qq7@(2y {
9&Z+K'$= template < typename T >
1So`]N4 struct result_1
~1nKL0C6u {
RW<4", typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F;T;'!mb } ;
V \/Qik{h 7ab'q&Y[ template < typename T1, typename T2 >
00yWk_w struct result_2
f @Vd'k< {
eZ
7Atuv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v]T?xo~@' } ;
9!ARr@ ; } ;
vTC{ S.pXo'} .Y^pDR12 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XQ8q)B= &
s:\tL template < typename Func, typename aPicker >
Ydyz- class binder_1
#L&/o9| {
xxld. j6 Func fn;
g@Rs.Zq aPicker pk;
bEmzigN[ public :
apnpy\in ^UFNds'q template < typename T >
v4Kf{9q# struct result_1
s}bLA>~Ta {
}]^/`n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
46~nwi$,^ } ;
C
u1G8t- {`(MK6D8 c template < typename T1, typename T2 >
Mo oxT7 struct result_2
Z/ L%?zH {
{Q@?CT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n Q{~D5y,, } ;
qq@]xdl -z%->OUu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
b*4aUpW RMdU1@ template < typename T >
fUZCP*7> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N2lz{ {
qxYCT$1 return fn(pk(t));
]Rxrt~ ZB }
v9(N}hoP template < typename T1, typename T2 >
D%6}x^`Qk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mky^X,r {
qac:"z'9 return fn(pk(t1, t2));
Hr T@Df }
Pon0(:#1 } ;
Cu<' b'%; %/ :&L+q v?n# C 一目了然不是么?
2X(2O':Uc 最后实现bind
@X=sfygk n8D'fvY f lt'~fe template < typename Func, typename aPicker >
j)Z0K$z= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=\\rk,F {
,mz7!c9H^a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Yq:/dpA_ }
$_e{Zv[ uzLm TmM+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
jaMpi^C 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
mxe\+j# M. _5mZ{ 十一. phoenix
>y!O_@>z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x}x )h3e u;b 6uE for_each(v.begin(), v.end(),
c;=St1eoz (
hqwsgJ
do_
T8x /&g'' [
:R3&R CTZ cout << _1 << " , "
7
Rc/<,X ]
brLu~]I .while_( -- _1),
ZvK3Su)f1 cout << var( " \n " )
QX_![|= )
qR
,
5 );
CurU6x1 x_l8&RIB* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
`}8)P# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Cn.dv- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Cq-99@&; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5cl^:Ua OSom-?|w "`'+@KlE template < typename Cond, typename Actor >
TQvjU!> class do_while
WJ 'lYl0+7 {
`eGp.[ffT Cond cd;
.li)k[] ts Actor act;
~u?rjkSFoh public :
EAF\7J* template < typename T >
mmMiA@0 struct result_1
3@<m/% {
-'i[/{ typedef int result_type;
JBISA _Y } ;
M2.*]AL #!rH}A>n+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aQso<oK E>"SC\#7 template < typename T >
~{6}SXp4U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TNcMrbWA {
^q<EnsY do
_ CzAv% {
Y2+YmP*z` act(t);
0BOL0<Wq }
[c99m:*+ while (cd(t));
3V]psZS return 0 ;
q?f-h<yRQ }
E/E|*6R } ;
HaOSFltf# Q|g>ga-a 2$gFiZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X,K`]hb*0_ 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。
YIYuqtnSJ 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。
Q%t
_Epe 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。
rE\&FVx 下面就是产生这个functor的类:
4_4|2L3 C Y)[{r "2I{T template < typename Actor >
YJwffV}nd class do_while_actor
b+71`aD0 {
o7AI Actor act;
o* QZf*M public :
o:Tpd 0F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M!\6Fl{ b }oii|=,#^ template < typename Cond >
G:MQ_tfr& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
k6_OP] } ;
V#+J4 o^BX:\} `iwGPG! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V> Nw2u!! 最后,是那个do_
c* )PS`]t W1Om$S1 m=]}Tn class do_while_invoker
4Y@q.QP {
A@ w9_qo public :
U[!wu]HMF template < typename Actor >
$tebNiP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
cLMFC1=b {
W1UqvaR return do_while_actor < Actor > (act);
&s&Ha{(!w }
R"QWap} } do_;
p2m`pT ^^gV@fz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
diF2:80o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QWK\6 最后来说说怎么处理break和continue
4&E&{<; 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。
97VS
xhr 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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