一. 什么是Lambda
>[Tt'.S!? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,x?Jrcx~'C 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,
@QE&D+NS VFKFO9 D58RHgY[ 6_K7!?YG7 class filler
H%0WD_ {
yi2F#o 'K public :
3CPSyF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E@-5L9eJ\ } ;
gw$?&[wY arvKJmD R:[#OH.c 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
H#G3CD2& 0D0uzUD- u"8KH
u5C@ 1?G%&X@
X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lUw=YM IuMJ-" t_+owiF)M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
B_RF)meux &ViK9 fZQ2<*)pqO Z6&bUZF$bE 二. 战前分析
cH707?p/I 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。
yE;S6 O 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
:k2J
&@8 ^FZ9q +^%)QH>9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KL"_h`UW /* --------------------------------------------- */
6q,CEm vector < int *> vp( 10 );
Y Azj>c& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'Z)#Sz Y /* --------------------------------------------- */
AYDAt5K_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+W8kMuM! /* --------------------------------------------- */
Hm+VGH'H? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
40[@d /* --------------------------------------------- */
! vuun | for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6XnUs1O /* --------------------------------------------- */
o\fPZ`p-m~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RFq=`/>dG X.ZG-TC Ml/K~H
tN r4 qs!( 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z_>:p^id 1._1, _2是什么?
=F_j})O5 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。
Ox@$ } 2._1 = 1是在做什么?
!E,|EdIr 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。
7/K'nA 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。
n*TKzn4E l9n$cv^ F2Gg_u@7M 三. 动工
N|8^S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
),$^h7[n 3ouo4tf$H. )JU`Z@?8 h!tg+9% template < typename T >
olm'_{{
class assignment
ZgmK~iJ {
{fY(zHC T value;
XW+-E^d public :
X|L_}Q7 assignment( const T & v) : value(v) {}
fw|t`mUGu template < typename T2 >
IDdu2HNu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5i'KGL } ;
"2 D{X h;mOfF Z{2QDjAI; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,+x\NY2d 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hl2|Ec @KJmNM1]V 3wQ\L=
;CuL1N#I class holder
M
#%V%< {
pV1;gqXNS public :
0*j\i@ template < typename T >
<~e*YrJ?- assignment < T > operator = ( const T & t) const
5f75r {
hTPvt return assignment < T > (t);
%D7 '7E8. }
cW?6Iao } ;
To-$)GQ@W "&\(:#L \aN5:Yy 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:
p*JP='p @P[%6 d static holder _1;
fT=ZiHJ3Gu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>b~Q%{1 $?9u;+jIR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a, `B.I 而不用手动写一个函数对象。
RK_z!%(P -$kbj*b## swMR+F#u* S<5.}c R 四. 问题分析
h}}7_I9 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。
"o@R}_4]q 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。
Vkqfs4 t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\2Kl]G(w%y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aw7pr464 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{@s6ly]. 5oOs.(m|*C 五. 问题1:一致性
tq*{Hil>P` 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?|
;cb='s 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BJqb'Hjd :ra[e(l9 struct holder
`g{eWY1l {
}(WUZ^L //
5UQ[vHMqI template < typename T >
@Q:?, T & operator ()( const T & r) const
#Zn+-Ih {
.SBN^fq return (T & )r;
, _ xJ9_ }
T <RWz } ;
Iapzh y2l VD{_6 这样的话assignment也必须相应改动:
SQk5SP z] |Y template < typename Left, typename Right >
zj=F4]w class assignment
'NnmLM(oh {
T n,Ifo3 Left l;
2XeN E[ Right r;
7f~7vydZ} public :
MF$NcU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
54f?YR template < typename T2 >
/FcwsD\=$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
r?`7i' } ;
jQ(%LYX$ 3>z+3!I z 同时,holder的operator=也需要改动:
uW,rmd @!(V0 - template < typename T >
L.a~vk
1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
],wzZhA {
; d} return assignment < holder, T > ( * this , t);
<q|eG\01S }
XsMETl"Av4 ;kVo? W] 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。
pf0uwXo 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>
!HC
? m h|HEkM return l(rhs) = r;
Ll^9,G"Tt 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。
+jp^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ur
k@v Ki3wqY template < typename Tp >
92*Y( > class constant_t
<%oT}K\; {
TJs@V>, const Tp t;
2f9%HX(5 public :
&oDu$%dkT constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%'dsb7n template < typename T >
TJb&f< const Tp & operator ()( const T & r) const
4_\]zhS {
vpk~,D07yR return t;
Uq2 Qh@B }
&MP8.(u ` } ;
~I%JVX% P"c7h7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
JI92Dc*o 下面就可以修改holder的operator=了
*Rj*%S hhOrO<( template < typename T >
e#4 iue7U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!|#1z}( {
H, O_l% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
glWa? #1 }
/A`Lyp# YZp]vlm~ 同时也要修改assignment的operator()
N)$yBzN $EuI2.o template < typename T2 >
y#e<]5I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O[&G6+ 现在代码看起来就很一致了。
Pe7%
9 q.RW_t~ 六. 问题2:链式操作
eadY(-4|I- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5LxzET"P 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
|Oe$)(`|h 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。
o=doL{# 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。
4_?*@L1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e+O0l )TgjaR9G template < typename T >
ZlYb8+rW struct result_1
iI%"]- 0@1 {
wB0ONH[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^VB_>|UN4 } ;
-"3<Ll N/mC,7Q 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:
A*hc
w `]g}M, template < typename T >
2<5s0GT'/ struct ref
NU|T`gP {
YQ<O.E typedef T & reference;
]]bL;vlw } ;
WqRg/ template < typename T >
:+|os" struct ref < T &>
D|!^8jHj {
zLLe3?8: typedef T & reference;
E@\bFy_!>b } ;
uCpk1d B1a&'WX? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*Z"(K\1TH |Xl,~-. template < typename T >
4*9: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1PJ8O|Zt8 {
-|xyj2M return l(t) = r(t);
g4*]R>f }
20H$9M=} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
vZpt}u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
W%RjjLJ@ { sL(PS.z 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
? k*s!YCZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O
WVa&8O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Y:XxTa* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~ugK&0i[2 最后的布局是:
efF>kcIC Add
O486:tF / \
*.9.BD9 Divide 5
X+T
+y>ea / \
I8 {2cM; _1 3
9:tKRN_D 似乎一切都解决了?不。
w/HGmVa 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
`7zNVYur8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/xRPQ| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?Y#0Je ,-*oc> template < typename Right >
ZKa.MBde assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Q2[D|{Z Right & rt) const
VZ8HnNAbX {
Ni[2 p return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s9Aq-N }
YS5 Pt)? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
29E9ZjSK XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Iz\IQa 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
PO[
AP%; 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
M[R\URu8 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
!fcr3x|Y~M 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1[vmK,N=E 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
%vO b"K$X w;(`!^xv template < class Action >
T7=~l)I class picker : public Action
agFWye {
D'Gmua]I public :
7uQ-:n picker( const Action & act) : Action(act) {}
NK+iLXC // all the operator overloaded
j6KGri } ;
$z~sN f|1GlUA{t Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Svo gvn 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
u;Q'xuo3 RvF6bIqo template < typename Right >
T.zUerbO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%Ln7{w {
Y|=/*?o} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F? kW{,* }
|8b*BnS e8@@Pi<sB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
h@"dpmpe 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6*/o do9@6[{Sv template < typename T > struct picker_maker
{%5tqF {
C{
{DZ* typedef picker < constant_t < T > > result;
L+PrV y } ;
1wl8
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f`?Y+nu} {
]kuMzTH typedef picker < T > result;
P2h}3%cJq } ;
o5\nqw^ AoEG%nT 下面总的结构就有了:
X'Dg= | functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
sW B;?7P
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
yD+)!q" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eXI ^9uH 至此链式操作完美实现。
2c.~cNx`q[ HPGi5rU E3\O?+h# 七. 问题3
)x-iru
A: 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
BOLG#}sm MmBM\Dnv template < typename T1, typename T2 >
D84`#Xbi ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U<**Est {
`<h}Ygo>k/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\5$N>
2kO }
_W4i?Bde \w!G 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:
ki#O ^vl gg(^:`+ template < typename T1, typename T2 >
*BYSfcX6 struct result_2
z6vRTY {
Eoug/we typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;K[`o/#4" } ;
Q9N=yz 'Lft\.C 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?
Uc6BI$Fmz 这个差事就留给了holder自己。
kn_%'7 g_}r)CgG| '!64_OMj' template < int Order >
W
:PGj0? class holder;
cy)gN
g template <>
y(B~)T~e@ class holder < 1 >
W;coi4
{
q79)nhC F public :
Z<Rz}8s template < typename T >
b<qv
/t)$ struct result_1
ysfR@ sH7 {
<D4.kM typedef T & result;
?w1_.m|8u } ;
e*e}X&|(g template < typename T1, typename T2 >
2Av3.u8%u struct result_2
Ud0%O {
/_?E0r typedef T1 & result;
>A|6kzC } ;
h3D8eR. template < typename T >
%b2.JGBqJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SI3ek9|XU {
4`G":nE?We return (T & )r;
4w^B&e% }
1sZwW P template < typename T1, typename T2 >
Xi_>hL+R( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:cop0;X:Wm {
pJx88LfR
return (T1 & )r1;
|n3PznV }
qtTys gv } ;
'8~7Ru\KyX Pv{ {zyc template <>
=*qu:f\y class holder < 2 >
-<a~kVv {
YMwMaU)K, public :
eMVfv=&L<3 template < typename T >
b&A+`d struct result_1
Xvm.Un<N {
1`2n<qo typedef T & result;
S5E mLgnRs } ;
`~[zIq:}7 template < typename T1, typename T2 >
Deq~" struct result_2
A?q[C4-BO, {
A0yRA+ typedef T2 & result;
}%[TJ@R; } ;
B5u06O template < typename T >
m1=3@> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l/`<iG% {
h{S';/=8 return (T & )r;
QfB \h[A }
f3s0.G#l template < typename T1, typename T2 >
x`w
4LF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/yyed{q {
%up]"L&i return (T2 & )r2;
cu]2`DF }
7am ._K } ;
Q3\j4;jI( F'W{\4 oL#^=vid" 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> >。
~;,]/'O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1b
E$x^P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z:09]r1 JJ q= {; return l(i, j) = r(i, j);
3k5OYUk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vL{~?vq6
+q"d= return ( int & )i;
Ec[=~>;n{l return ( int & )j;
q i}HJkOq 最后执行i = j;
R{5Qb?&wOp 可见,参数被正确的选择了。
Miqu -<sn+-uE: 3'Q H\t5 AYd7qx:~ 0tm%Kd 八. 中期总结
{bl&r?[y 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:
^6mlE+WY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6 DD^h:*> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2BBGJE 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<g5Btwo% G6_Kid}"q ,<%Y.x%4z[ `#A&v W *0XV `UMv#-Y8 九. 简化
$[}31=0 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
X{o.mN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Am%zEt$c 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:
~d^+yR- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BHOxwW{ +-*/&|^等
YQ
g03i 2. 返回引用。
yJc<;Qx =,各种复合赋值等
a Umcs!@ 3. 返回固定类型。
J2Ocf&y; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
RD_&m?d 4. 原样返回。
R{\vOw:* operator,
C;}~C:aJ 5. 返回解引用的类型。
+|).dm operator*(单目)
E:T<mI?d 6. 返回地址。
{N[IjY operator&(单目)
j?29_Az 7. 下表访问返回类型。
C,hs!v6 operator[]
uJA8PfbD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`MlQPLH operator<<和operator>>
LpeQx\ l|^p;z:d 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。
9XX&~GW/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BJ<hP9# ,h5\vWZ template < typename Left >
o*eU0 struct value_return
}H!c9Y {
4K[ E3aA template < typename T >
YwQxN" struct result_1
<s2IC_f<+ {
Dr$k6kZ}'U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O9oYuC :q } ;
t@QaxZIlt; 6E{HNPMb> template < typename T1, typename T2 >
IUAx*R struct result_2
X,:^})] {
@D^y<7( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@bOhnd#W } ;
EA|*|o4) } ;
%RG kXOgp cjHo?m' QUVwO
m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q6f+tdg= d5fnJ*a>l 下面我们来剥离functor中的operator()
fAm^-uq[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!fZ\GOx w<<>XIL return l(t) op r(t)
/T]2ZX> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
d^mw&F)S return op l(t)
/ @X! return op l(t1, t2)
U2 return l(t) op
5'd$TC return l(t1, t2) op
0=# :x()e return l(t)[r(t)]
cKdn3 2Y4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
X#'DS&{ L/_h5Q:'W 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F$ShhZgi 单目: return f(l(t), r(t));
V$VqYy9 * return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?>cx;"xF 双目: return f(l(t));
LdwWB
`L return f(l(t1, t2));
I?uU}NK 下面就是f的实现,以operator/为例
%%)"W
n#` >0DQ<@ot: struct meta_divide
t, #7F$t {
jOa .h template < typename T1, typename T2 >
^=.R#zrc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/17Qhex {
u n\!K return t1 / t2;
+%7v#CY
& }
ExeD3Zj } ;
K#_&}C^-jY f_Ma~'3 这个工作可以让宏来做:
dKTyh:_{ 3p6QJuSB #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Oq@+/UWX template < typename T1, typename T2 > \
f(:+JH<P~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u,AP$+Qk 以后可以直接用
B(7oHj.i2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"XfCLc1 T 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
y$|%K3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
yhv(KI Q@?8- ug{@rt/"Z 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
~~a,Fyko2 ]$Pl[Vegy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x? tC2L class unary_op : public Rettype
1DgRV7 {
WvR-0>E Left l;
r*HbglB public :
#%N v\g; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p4GhT~)l: Z^E>)!t template < typename T >
#V&98 F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3.@"GS#"[ {
m0QE
S return FuncType::execute(l(t));
6!zBLIYFI }
)12.W=p vT~ey template < typename T1, typename T2 >
i)y8MlC{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3n;>k9{ {
]xC#XYE:dy return FuncType::execute(l(t1, t2));
w\,N}'G }
]<L(r,@, } ;
d-c<dS+R /N= }wC ?C)a0>L 同样还可以申明一个binary_op
fn.KZ yJQ>u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#(swVo:+E class binary_op : public Rettype
DmU,}]#: {
>RJjm&M Left l;
7irpD7P>
Right r;
-fpe public :
WoM;) Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-]el_:H E|{(O template < typename T >
%"-bG'Yc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<G|i!Pm {
j5m KJC return FuncType::execute(l(t), r(t));
!q\MXS($#u }
]QKo>7%[ YBh|\ template < typename T1, typename T2 >
)U12Rshl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>[}lC7 z, {
R !g'zS' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`#HtVI }
+t*V7nW } ;
j9gn7LS i(T[ mi[t1cN)= 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
OT0%p) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)5T82=[h< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wcH,!;3z+ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}uZ/^_U. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@$}Ct 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。。。
4>^LEp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
eHHY.^| 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)
(#kKL??W 下面是修改过的unary_op
Hjhgu= &~mJ
).* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'8J!(+ class unary_op
YRg"{[+#]k {
<OY (y#x Left l;
[|".j#ZlK $%BI8_ public :
<W]
RyEg` o|:c{pwq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n%|og^\0 PRJ template < typename T >
8[b_E5!V struct result_1
ES-V'[+jDy {
T:T`M:C. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K|pg'VT" } ;
I(<9e"1O Az7
]qb template < typename T1, typename T2 >
:@uIEvD? struct result_2
(1EtC{
m {
6VUs:iO1j5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W4;/;[/L } ;
8Y4mTW dx@|M{jz' template < typename T1, typename T2 >
Mj&G5R~_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vv54;Js9 {
rjffpU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nw4I<Q }
<%o9*)F dGyrzuPJ template < typename T >
D@2L<!\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
arIEd VfNa {
Um}f7^fp^l return OpClass::execute(lt(t));
e Fh7#~m }
6Hbu7r*tm g,9&@g/ } ;
3
,zW6 -} M>E~eb/ qk~m\U8r 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
X=+|(A,BdY 好啦,现在才真正完美了。
m"@o 现在在picker里面就可以这么添加了:
nU4to IM% ,A5u template < typename Right >
5U-SIG* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]A;.}1' {
yky%+@2q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lD^c_b }
0G31Kou 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。
&szYa-K* V408uy-M ]]0Yh PYBE?td 2E8G5?qe) 十. bind
@U3:9~Q 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。
{dXTj 7 先来分析一下一段例子
N4#D&5I", Ngj&1Ta&[ yR?./M! int foo( int x, int y) { return x - y;}
M8Vc5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h!@7'Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ollsB3]] 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。
`OfD^Q= 我们来写个简单的。
SJ91(K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Q^;:Kl.b 对于函数对象类的版本:
ua"2nVxK_K s+~GQcj<T template < typename Func >
)=#e*1!b struct functor_trait
Esu{c9, {
j]FK.G' typedef typename Func::result_type result_type;
"fr{:'HX } ;
),CKuq> 对于无参数函数的版本:
? cXW\A( /IN#1I!K template < typename Ret >
5 w(nttYH struct functor_trait < Ret ( * )() >
HKr}"`I. {
43x2BW&& typedef Ret result_type;
Lb)rloca } ;
6DU~6c=) 对于单参数函数的版本:
tKS[ ,-hbwd~M template < typename Ret, typename V1 >
n$`+03 a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|p!($ {
ufCpX>lNF typedef Ret result_type;
q}+zNeC } ;
_1Q6FI5iR 对于双参数函数的版本:
IMr#5 F^$;hMh% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n$N$OFuO struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{nXygg
J {
Cdy,8* typedef Ret result_type;
>+Ig<}p } ;
Um}AV 等等。。。
7O'.KoMw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RyP MzxV I?St}Tl template < typename Func >
5D.Sg;\ struct func_return
j g//I<D {
e
pp04~ template < typename T >
7*j!ZUzp struct result_1
F)KR8( {
I 1n,c d[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(BFwE@1" } ;
~;?<OOt|wG tu Y+n2 template < typename T1, typename T2 >
}% f7O struct result_2
0
zK{)HZ {
q8&l%-d` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{g#4E0.A! } ;
h}!9?:E } ;
9@ YKx0 yq49fEgc@U 6F!B*lr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(M"rpG>L $&&E[JY template < typename Func, typename aPicker >
2mnAL# class binder_1
^P^%Q)QXl {
e*qGrg (E Func fn;
M,S'4Szuk aPicker pk;
$%q=tn'EX public :
*<W8j[? S\h5
D2G; template < typename T >
v+"4YIN struct result_1
w6Nnx5Ay {
SF&2a(~s typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5e$1KN` } ;
vjS=ZinN" Lj(cCtb) template < typename T1, typename T2 >
|mE;HvQF struct result_2
?"r=08 {
3r,~-6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'St6a* } ;
)PTvw> ZaU8eg7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k`Ifl) -1Dq_!i template < typename T >
{='Bd6_= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-z~!%4 a {
Ac|\~w[\ return fn(pk(t));
iW^J>aKy }
dgF%&*Il]O template < typename T1, typename T2 >
S@qR~_>a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}1e4u{ {
UPU$SZAIx return fn(pk(t1, t2));
VJqk0w+ }
HK8sn1j } ;
Cl`i|cF\ GM0Q@`d J _;H 一目了然不是么?
.Zczya 最后实现bind
RC/ 3\' 4_kN';a4Q zk
FX[-'O template < typename Func, typename aPicker >
N=BG0t$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(_zlCHB {
A vq+s.h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
><
$LV& }
WA8<:#{e nFNRiDx 2个以上参数的bind可以同理实现。
#dj?^n g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
uy's eJ )rK2%\Z 十一. phoenix
\~ChbPnc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\"oZ\_ x{SlJ%V for_each(v.begin(), v.end(),
T:$^1"\ (
u1$6:"2@5k do_
(MI>7| '; [
\4q|Qno8 cout << _1 << " , "
qK a}O* ]
GYfOwV!zB .while_( -- _1),
[|OII!" cout << var( " \n " )
teg5g|* )
HCs^?s8Pp );
+QU>D:l Sp80xV_B 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(c(F1=K 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ZpVkgX4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r k W7;! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>\Dy z}ar$}T cK+TE8ao template < typename Cond, typename Actor >
a)JXxst class do_while
g[O?wH-a {
d
fj23+ Cond cd;
n" Ie> Actor act;
W5
F\e[Ax5 public :
"Gp[.=.z? template < typename T >
RW L0@\ struct result_1
]=00<~ l*q {
. ,^WCyvq typedef int result_type;
2|,L 9 } ;
I_ mus<sE IC0L&;En do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dtC@cK/,D 6P1s*u template < typename T >
ma~#E$i& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'w+]kt- {
'dwT&v]@ do
-I|xW {
%+(AKZu: act(t);
t]LiFpy2IC }
a:)FWdp?9 while (cd(t));
R ZY=c return 0 ;
vmqa_gU\ }
il5C9ql$ } ;
f+^6.% m1X7zU Cy &u.{]Yjx 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\)6glAtN 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。
pbzFzLal 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。
8}B 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。
W`;;fJe 下面就是产生这个functor的类:
6h;(b2p{ 8)X9abC t )zd'[ template < typename Actor >
DXiA4ihr= class do_while_actor
~T1W-ig4[* {
+.V+@! Actor act;
-F ~DOG% public :
d.wGO]" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%":3xj'EEI IL].!9 template < typename Cond >
AHb_B gOU* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VL9wRu; } ;
{]HiT pn n%&L&G Ay16/7h@hi 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p R'J4~ 最后,是那个do_
)7>GXZG>= AByl1)r| @t9HRL?T~ class do_while_invoker
PftK>,+, {
-+*h'zZ[<w public :
rOSov"7 template < typename Actor >
i HD!v7d7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2LwJ%! {
]@&X*~c^Z return do_while_actor < Actor > (act);
DK IH{:L7 }
F0:]@0>r } do_;
<7^|@L
6 %Rk|B`ST 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$Ll9ak} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=l`)b 最后来说说怎么处理break和continue
*G58t`]r 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。
4D?h}U / 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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