一. 什么是Lambda
`p
b5*h6r! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Wz4&7KYY 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,
,;?S\V =gfI!w ?"#%SKm YJg,B\z} class filler
0~wF3BgV {
n+@F`]Ke public :
(&|_quP7O void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&AVpLf:? } ;
{t"+
3zy' Oa;X+ EN{]Qb06A 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:
)#|<w9uec 4(}J.-B D(p\0V '7wd$rl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ih,%i4<}6m ah
@uUHB bNFLO
Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
taGU g4`Kp;}&' UJ-?k&j, IK,|5] *Ar 二. 战前分析
D|Iur W1f 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。
gqXS~K9t 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
6S6f\gAM j'[m:/ ^ -FX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gBT2)2] /* --------------------------------------------- */
7 n]65].t vector < int *> vp( 10 );
I;5R2" 3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8[r9HC /* --------------------------------------------- */
g %K> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[7(-T?_ /* --------------------------------------------- */
vZ/6\Cz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}X
GEX:1K /* --------------------------------------------- */
3nT
Z)L } for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lis/`B\x /* --------------------------------------------- */
*
tCS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h)~=Dm Qk!;M| +`7KSwa !O\;Nua 看了之后,我们可以思考一些问题:
N#lDW~e' 1._1, _2是什么?
'$4O!YI9@ 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。
e%8|<g+n6 2._1 = 1是在做什么?
DD" $1o" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0 a]/%y3V Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
z
<mK>$ `1{N=!U(& &//wSlL3 三. 动工
E_KCNn-f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UAR5^ qE'9QQ>:b e8YMX&0% m<L; template < typename T >
6wco&7 class assignment
988]}{w {
| mu+9 T value;
aP'"G^F public :
|ZodlYF assignment( const T & v) : value(v) {}
n wI!O template < typename T2 >
BpX6aAx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n| GaV } ;
TO%dw^{_` hhoEb(BA f+rz|(6vs{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4f(Kt,0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6}FO[ x0d~i!d 9qS"uj uKgZ$-' class holder
lL]y~u {
4&/j|9=X public :
]|<w\\^A template < typename T >
d #jK=:eK assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z|RY2P>E {
Xf)|Pu return assignment < T > (t);
iH^z:%dP }
-,K! } ;
&3J@BMYp drsB/ -W,}rcj*| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9&RFO$WH 29XL$v], static holder _1;
hzk6rYg1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nQ|r"|g `9k0Gd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0Z{j>=$ 而不用手动写一个函数对象。
<F11m( !n6wWl sgE-`# s+:=I
e 四. 问题分析
=2w4C_ 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。
pm{|?R 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。
r!
Ay:r 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Y.^=]-n, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dMR3)CO 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/%lZu^ |W<+U 五. 问题1:一致性
pRSOYTebP 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?|
t4?DpE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dg4vc][ Vf(6!iRP@ struct holder
l }XU59 {
Z$J#| //
vM_:&j_?`` template < typename T >
0a"igq9t T & operator ()( const T & r) const
xC
C:BO`pw {
u4Em%:Xj return (T & )r;
<3,<\ub }
b,8{ X< } ;
qC'{;ko VY)s+Bx 这样的话assignment也必须相应改动:
2Pc%fuC vFEQ7qI template < typename Left, typename Right >
/ g 2b class assignment
.jMq {
A<;SnXm Left l;
gk`zA Right r;
+**!@uY public :
.5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%,ngRYxT# template < typename T2 >
Le%ZV%, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
F: mq'<Q } ;
0Ia($.1mY 7t.!lh5G% 同时,holder的operator=也需要改动:
,]b~t0|B ZoArQ(YFy template < typename T >
h;3cd0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ytNO*XoR {
&HSq(te return assignment < holder, T > ( * this , t);
!Ra*)b" }
=~p>`nV }`+B=h-dW 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。
``E/m<r:$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}<'5 z
qS E@Ad'_H return l(rhs) = r;
.KdyJ6o 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。
s=[h?kB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,!U=|c"k) U!Ek' template < typename Tp >
|^@dFOz class constant_t
ul*Qt} {
"O(9 m.CZ const Tp t;
}pJwj public :
"1,pHR-+R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0T46sm r template < typename T >
'fPdpnJ< const Tp & operator ()( const T & r) const
T9s2bC.z55 {
@gG<le6 return t;
ur$l Z0 }
yV^s,P1 } ;
t'ZWc\ H<1WbM:w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
S6[v;{xJ 下面就可以修改holder的operator=了
>|;aIa@9 MeUaTJFEB template < typename T >
?mlNL/: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xCtmXo {
E}ZJ)V7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A2|Ud_ }
RVeEkv[qp _/O25% l 同时也要修改assignment的operator()
Ge<nxl<Bd Bp@v,)8* template < typename T2 >
a+Ac[> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
: >>@rF , 现在代码看起来就很一致了。
-+O
9<3ly `:axzCrCfR 六. 问题2:链式操作
NB<A>baL* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2+X\}s1vN 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。
*E{2J:` 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。
\_B[{e7z 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。
%RDI!e<e} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Qca&E`~Q 7NJhRz`_ template < typename T >
R+CM`4CD struct result_1
O|w J) {
KIWe@e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%dY<=x#b } ;
xNbPsoK &iV,W4 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:
o^
XtU5SVq []D@Q+1 template < typename T >
2p"WTd struct ref
p/h
Rk<K6 {
5L!y-3 typedef T & reference;
tToTxf~ } ;
,TFIG^Dvq template < typename T >
`]W|8M struct ref < T &>
|6<p(i7 {
L`24?Y{ typedef T & reference;
J_;o|gqX } ;
? YG)I;( |iwP:C^\mJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_]:z \TDn #_u~/jhX template < typename T >
Hhh0T>gi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
KRA/MQ^7~U {
BT(CM,bp return l(t) = r(t);
rOVVL%@QqJ }
s)pbS}L 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。
Sm5H_m! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
' MxrQ;|S ,S!azN= 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
O6OP =K!t: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
F|!){=
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
VX1-JxY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\P6$mh\T 最后的布局是:
L+i(TM= Add
/~<@ *-' / \
|)*fRL, Divide 5
q*9!,!e / \
LSRk7'0 _1 3
o !U
6? 似乎一切都解决了?不。
7"C$pm6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
j}C}:\-fY 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Ct>GYk$ 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:
){b@}13cF HZ:6zH template < typename Right >
g?ULWeZg5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&oX>*6L Right & rt) const
^cuc.g)c$? {
)h)]SF} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(}2~<
}
bR)(H%I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.*)2SNH 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。
1 |jt"Hz 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。
?pd8w#O 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。
:\o {_ 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。
$\U4hHOo 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
c-0#w= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
55fC~J< ^=-y%kp" template < class Action >
Sb82}$sO class picker : public Action
K9up:.{QQ {
Qr{E[6 public :
$F5 b picker( const Action & act) : Action(act) {}
Nb'''W-iu // all the operator overloaded
L}pt)w*V1j } ;
\}|o1Xh2 @P?~KW6<| Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
e-EUf 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
"9Q40w\ Z'7 template < typename Right >
mrF58Uq;A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I<6P; {
)`(p9@,V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2|*JSU.I }
}*S `qW;B [UWdW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%#xaA'?
[ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
2$ze=
/ l 9~/J35 template < typename T > struct picker_maker
<"my^ {
R[hzMU}KB
typedef picker < constant_t < T > > result;
4J/}]Dr5 } ;
4?q<e*W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>]vlkA( {
2OVRf0.R~ typedef picker < T > result;
waj0"u^# } ;
=E#%'/ A;c 2KYw}j|5 下面总的结构就有了:
sW'2+|3" 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。
+Z!)^j 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。
;"~
fZ2$U picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x#xFh0CA 至此链式操作完美实现。
:Ra,Eu =*c7i]@} .7avpOfz 七. 问题3
A#J`;5!Sc 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
lHPd"3HDK f\sQO& template < typename T1, typename T2 >
Ssou ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dQA'($ {
!u[eaLxV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+b3RkkC }
&&8IU;J b((M)Gz 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:
{CGUL|y 2Ay*kmW template < typename T1, typename T2 >
tnN.:%mZ struct result_2
nz=GlO'[ {
wc}5m
Hs typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E%,^Yvh/ } ;
FE (ev 9@ "AsKlKz{B 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?
#Oc]
@ 这个差事就留给了holder自己。
j2StXq3 7`zHX&-W ?IqQ-C)6D template < int Order >
pS'FI@.'{ class holder;
Y4`}y-'d template <>
jZ~n[
f+Q class holder < 1 >
2q=AEv/ {
g+Sbl public :
<oT^ A|JFj template < typename T >
1AM!8VR2 struct result_1
JP!~,mdS {
UU;(rS/ typedef T & result;
J\:R|KaP<p } ;
7WkB>cn template < typename T1, typename T2 >
Vk
K struct result_2
^cP!\E-^ {
;Q OBBF3HG typedef T1 & result;
9.gXzPH } ;
4~Vx3gEV: template < typename T >
=JK@z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%,}A@H, {
8QLj[" return (T & )r;
C'.L20qW }
Bn#?zI template < typename T1, typename T2 >
*
KDI}B> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Oj3.q#)`Z {
{GK;63`1 return (T1 & )r1;
+eK"-u~K }
e.7EU } ;
IEsEdw]aZE M/>7pZW template <>
hKLCJ#T class holder < 2 >
|,gc_G {
RI
5yF public :
dJeNbVd template < typename T >
`.~N4+SP struct result_1
Rg\z<wPBG {
6}[I2F_^ typedef T & result;
:cem,#(= } ;
la0BiLzb] template < typename T1, typename T2 >
([T>.s struct result_2
"d#Y}@*~o {
lT(WD}OS typedef T2 & result;
V@e?#iz } ;
LrM=*Rh,O template < typename T >
DCIxRPw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oTU!R , {
jnK WZ/R return (T & )r;
y&q*maa[ }
Fq~yL!#! template < typename T1, typename T2 >
,Ys %:>? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZRh~`yy {
eL10Q(;P` return (T2 & )r2;
3G,Oba[$< }
[YF>:ydk } ;
nBjqTud
[R(`W#W Y!~49<; 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> >。
$+8cc\fq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Pk{_(ybaY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=9y[1t LSa,1{ return l(i, j) = r(i, j);
p4.wh|n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Se:.4< 2,$8icM return ( int & )i;
Cc+t}"^ return ( int & )j;
l2zFKCGF( 最后执行i = j;
@Owb?(6? 可见,参数被正确的选择了。
we~[ ]
\
:q$.,EZ4#n V)Z}En["1 >Wm`v.- j"ThEx0 八. 中期总结
Y;dz,}re 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:
2iY3Lsna 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[YRz*5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#|Y5,a,{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
][gq#Vx@ \\r)Ue] 2Nu=/tMN "Gfh ,e q+H%)kF 1L%CJ+Q#0i 九. 简化
8##-EN;ag 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。
#a/5SZP
Z\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wa<MRt W= 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:
I
WTwz!+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lGV0*Cji +-*/&|^等
/f:dv?!km 2. 返回引用。
6Z>FTz_ =,各种复合赋值等
A>vBQN 3. 返回固定类型。
UldXYtGe 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2 Wt> Mi 4. 原样返回。
"9ZID-~] operator,
$?
m9") 5. 返回解引用的类型。
rXmn7;B}g operator*(单目)
*]ly0nP 6. 返回地址。
y?[ v=j*U operator&(单目)
<{dVKf,e 7. 下表访问返回类型。
r@72|:, operator[]
"Q}#^h]F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^ZvWR% operator<<和operator>>
sv: 9clJ nno}e/zqf OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6LOnU~l, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&vo--V1| 9v;Vv0k_ template < typename Left >
Od)Uv1 struct value_return
qW$<U3u} {
Ff$L| template < typename T >
b(*!$EB struct result_1
?x$"+, {
i2@VB6]? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
fV &KM*W*@ } ;
*"+=K,#D v6=RY<l"m template < typename T1, typename T2 >
RHaI ~jb struct result_2
_D+}q_ {
)#BMTKA^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&v$rn#l } ;
(_niMQtF} } ;
\a 5U8shc w,.+IV$Kk @GBxL*e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Sc>,lIM bV(Y`g 下面我们来剥离functor中的operator()
ujDd1Bxf? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C\S3Gs T_i:}ul return l(t) op r(t)
$*SW8'],` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AJf4_+He return op l(t)
00G%gQXk, return op l(t1, t2)
S/}2; \Xm return l(t) op
gwOa$f%O return l(t1, t2) op
GQ t8p[! return l(t)[r(t)]
gD,1 06% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-9%:ilX~ H2&@shOOQJ 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:
LM$W* 单目: return f(l(t), r(t));
98j>1"8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~T ]m>A! 双目: return f(l(t));
88VZR&v return f(l(t1, t2));
VeGL) 下面就是f的实现,以operator/为例
aDq5C-MzG y[`l3;u:' struct meta_divide
_a5d?Q9Z {
pf%=h
| template < typename T1, typename T2 >
!g?|9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`s"'r ! {
_4rFEYz$d return t1 / t2;
'[U8}z3 }
{\S+#W\ } ;
>/:" D$
JI? rL 这个工作可以让宏来做:
I, -hf=- VLS0XKI) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;Yx )tWQI template < typename T1, typename T2 > \
8}c$XmCM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?{\nf7Y 以后可以直接用
E%+Dl= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ky|88~}:C9 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8I-u2Y$Sr (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。。。)
u\E?Y[1 Usr@uI#{J TkE 8D
n 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
ST2.:v;lb @Py/K / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6FUw"|\u{ class unary_op : public Rettype
N96jJk {
~Fe${2 Left l;
g'pK public :
+1Vjw'P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CAWA3fcQp iocI:b< template < typename T >
c;%_EN% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wmk
*h- {
>NqYyW,% return FuncType::execute(l(t));
Ot:CPm@ }
Vx(B{5>Vu RSr
%n1 template < typename T1, typename T2 >
I[=j&rK` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l/BLUl~z {
Jpj}@, return FuncType::execute(l(t1, t2));
b^ L
\>3 }
pwO>h>ik } ;
CEXyrs< 3b*cU}go =7-9[ { 同样还可以申明一个binary_op
e8y;.D[2 ~hZ"2$(0
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oE<`VY| class binary_op : public Rettype
Wc,_RN- {
*7*lE"$p Left l;
y#>,+a#5 Right r;
LG-y]4a} public :
wQv'8A_} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ie;]/va R#xCkl - template < typename T >
UQ8M~x5$3% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cnSJ{T {
sqla}~CiX return FuncType::execute(l(t), r(t));
'HT7_$?* }
P.6nA^hXB rJPb 3F template < typename T1, typename T2 >
#?5 (o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@*}D$}aR'V {
bQE};wM, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k xP-,MD }
uJOJ-5}yt } ;
(H)2s Y pR
`>b 3 EzDk}uKY0R 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
r9X?PA0f 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Ae
mDJ8Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J+[_Wd 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"nZ*{uv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
wyp|qIS; 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)u3 Zm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0*%Z's\M" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
iDMJicW!+F 下面是修改过的unary_op
:r%P.60H X nNrPHNfqD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~}F{vm class unary_op
=Qh\D {
NXwz$}}Pp Left l;
W4hbK9y Z&0'a public :
8'~[pMn` UjaK&K+M? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Dpvk\t #6ri-n template < typename T >
Uh7v@YMC struct result_1
m6n?bEl6I {
wm]^3qI2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MG[o%I96 } ;
Vm%1> '& $P>`m$(8 template < typename T1, typename T2 >
${+ @gJ+S struct result_2
7#@cz5Su {
S?RN?1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cj+ FRG~u } ;
i%ZW3MrY~ 9&upujVS template < typename T1, typename T2 >
f&}k^>N#3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+SsK21f"r {
|o,8V p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+# GQ, }
k:JrHBKv\ k9$K} template < typename T >
Mzsfo;kk+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=3q/F7- {
mu?Eco`~ return OpClass::execute(lt(t));
)p
T?/J }
rrQQZ5fh b VS9`{ } ;
3BB%Z6F D!.[q -< ()K " c# 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
dlJbI}-v= 好啦,现在才真正完美了。
Y3r%B9~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
2rmSo&3@s M>&%(4K template < typename Right >
T_sTC)&a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B+[A]dgS {
8aO~/i:(. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
s_x:T<] }
@7n/Q( 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。
@kk4]:,w ojQI7 Uhw {LX.iH9}l [QMu2 Sl-v W 十. bind
,oaw0Vw 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。
z74in8] 先来分析一下一段例子
~vXaqCX 4D['^q ZQ)>s>- int foo( int x, int y) { return x - y;}
Yu?95qk tP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<,3^|$c% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%6L^2
X 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
b8LoIY* 我们来写个简单的。
@?=|Y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1U^A56CN 对于函数对象类的版本:
YhOlxON S|apw7C template < typename Func >
m>4ahue$ struct functor_trait
q6_u@:3u {
JL\w_v typedef typename Func::result_type result_type;
5m?8yT} } ;
8'<-:KG 对于无参数函数的版本:
)t$,e2FY @fs`=lL/ template < typename Ret >
A3B56K struct functor_trait < Ret ( * )() >
vk*=4}: {
*H?!;u=8 typedef Ret result_type;
Gp4A.\7 } ;
N5]0/,I} 对于单参数函数的版本:
IX*idcxR XK|R8rhg8` template < typename Ret, typename V1 >
Zm=(+
f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mjWU0Gh%* {
2 Yp7 typedef Ret result_type;
{]E+~%Va } ;
e&>;*$) 对于双参数函数的版本:
)K,F]fc+O 3pK*~VK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L:_bg8eD# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u:m]CPz {
Z9575CI< typedef Ret result_type;
9:`(Q3Ei } ;
7<%<Ff@^)O 等等。。。
(T!9SU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.C2TQ:B, . kGd<5vCs template < typename Func >
iXjo[Rz^C struct func_return
OfctoPP _0 {
usEwm,b) template < typename T >
0PU8#2pR struct result_1
([-|} {
Z^]|o<.<I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DyeQJ7p } ;
@J5Jpt*IE uq,
{tV template < typename T1, typename T2 >
= M]iIWQ@` struct result_2
UB 6mqjPK {
K'X2dG* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A5i :x$ww } ;
~zSCg|"r } ;
s3]?8hXd -1ce<nN ]u4Hk?j~< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K_2|_MLlZ EL8NZ%:v: template < typename Func, typename aPicker >
E<C&Cjz:H class binder_1
U Z|HJ8_ {
dbOdq Func fn;
FXzFHU/dP aPicker pk;
:6zG7qES3 public :
%{/%mJoX xdf82) template < typename T >
NzU,va N struct result_1
qf=1?=l291 {
O~59FuL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,Z{d.[$ } ;
dn}` i rg{9UVj template < typename T1, typename T2 >
?p(/_@ struct result_2
5v?;PX {
ynw5-aS3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)$`wIp } ;
[@Q_(LQ-U TQ{Han! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}|5VRJA -T&.kYqnb$ template < typename T >
jS+AGE?5e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s/7 A7![ {
d3W0-INL return fn(pk(t));
K]j0_~3s }
txcf=)@>V template < typename T1, typename T2 >
g8w2Vz2/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)ZBY* lk9 {
YKE46q;J return fn(pk(t1, t2));
^2$ lJ }
^=:9)CNw( } ;
-jn WZ5. x5QaM.+=J '0\@Mc U] 一目了然不是么?
Pt&(npjN, 最后实现bind
4'6`Ll|iq o99pHW(E ^)?d6nI template < typename Func, typename aPicker >
>0dv+8Mn picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M/q E2L[y {
^{xeij/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.[Ap=UYI> }
+=]!P# @FC"nM
2个以上参数的bind可以同理实现。
' j6gG 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 % OKi\zS 十一. phoenix
vTaJqEE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$b<6y/" =xsTDjH> for_each(v.begin(), v.end(),
ovwQ2TuK (
?[&2o| do_
u$D*tqxG [
(u]N cout << _1 << " , "
MB%Q WU ]
\~BDm .while_( -- _1),
f8SL3+v cout << var( " \n " )
xGU(n_Y )
4n
%?YQ[t );
!q-f9E4` eL4NB$Fb 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
q~@]W= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
I+!:K|^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"Tm[t?FMbe 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#U*_1P0h qim
'dp: `xz<>g9e template < typename Cond, typename Actor >
TZtjbD>B class do_while
4J?t_) {
<,AS8^$X[ Cond cd;
#/NS&_Ge0s Actor act;
h'$QC )P public :
(ZL sB{r^ template < typename T >
w=|GJ0 struct result_1
wHIj<"2 {
V97,1` typedef int result_type;
[w\9as/ E } ;
mKT>,M sz @p_Z/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:K
~ H33i*][H template < typename T >
Ne$"g[uFU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?=VOD #) {
p~ .8\bI= do
q %0Cg= {
hky;CD~$ act(t);
S!PzLTc }
+dBz`WD while (cd(t));
'+
xu#R return 0 ;
[xh*"wT#g }
8vuCc= } ;
saU]`w_Z* OEPa|rb -k(CJ5H9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
sz--27es 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。
^'p|!`: 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。
A~Xq,BxCV 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。
zZiJ 9 e 下面就是产生这个functor的类:
m=Q[\.Ra <*t4D-os U!XS;a) template < typename Actor >
kD) $2I? class do_while_actor
}pa9%BQI {
4d_s%n?C Actor act;
l;sy0S"DO] public :
Bm\qxQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_5MNMVLwW \v6M:KR5/ template < typename Cond >
)RYG% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
bS
>0DU } ;
5'w^@Rs5 /%4_-C pm c9j*n;Q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N~g:Wf! 最后,是那个do_
BZb]SoAL s4 %(>Q rdnRBFt class do_while_invoker
CSV;+,Vv {
+,50qN:%[ public :
{B*W\[ns template < typename Actor >
0F#>CmD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4f~["[*ea {
ES<{4<Kpx return do_while_actor < Actor > (act);
W>M~Sk$v }
VD4C::J } do_;
O:#+% M=xQ=j? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vG^#Sfgtw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hF3&i=;. 最后来说说怎么处理break和continue
j5Un1 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。
>)_ojDO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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