一. 什么是Lambda
0gu_yg! R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
k`cfG\;r 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,
[@_Jj3`4 vRTkgH#4l dUD[e,? P7ao5NP class filler
:^<3>zk {
5p,RI&nlN public :
=?5]()'*n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
nd`1m[7MNu } ;
L@rcK!s,lD }t!Gey e_^26^{q 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:
Q*GN`07@?d pj8=wc h m%0p\Y-/ 44J]I\+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:S]\0;8] `T1 PgAf\.48a 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
),_@WW;k O4 w(T g9OY<w5s] >e
lJkq| 二. 战前分析
?C]vS_jAh 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。
6]i-E>p3R 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
OUE(I3_ y4yhF8E>;U `4r 3l S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YH$-g /* --------------------------------------------- */
zE*li`@ vector < int *> vp( 10 );
SV4E0c> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.C%<P"=J4h /* --------------------------------------------- */
1> ?M>vK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gE-tjoJ /* --------------------------------------------- */
]dVGUG8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y!xF;a /* --------------------------------------------- */
_r#Z}HK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$L`d&$Vh /* --------------------------------------------- */
%64)(z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#I.+aV+2oQ /*~EO{o OHN _ |*Yr<zt 看了之后,我们可以思考一些问题:
BX/8O<s0 1._1, _2是什么?
#&+{mCjs 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。
y<UK:^t31V 2._1 = 1是在做什么?
E#RDqL*J 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。
goNG' o %| 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。
$V;i
'(&7 _{ue8kGt 1}+3dB_s 三. 动工
Ha#=(9. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t3WiomNCc 2YL?,uLS >-?f0K g@Z))M+ template < typename T >
`?H]h"{7Q class assignment
_oL?*ks {
d7^}tM T value;
r wL`Czs public :
zC:ASt assignment( const T & v) : value(v) {}
^S<Y>Nm] template < typename T2 >
NSMyliM1Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@)+AaC#- } ;
of~4Q{f$6 9)yJ:
N#F 1#g2A0U, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'c&Ed 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qx(xvU9 P;y45b 3Aip}<1 jdP2Pf^^ class holder
hNiE\x {
~D+bh~ public :
E =67e=h template < typename T >
iU918!!N assignment < T > operator = ( const T & t) const
Hvauyx5T {
G't$Qx,IC return assignment < T > (t);
je-!4r, }
}Bh8=F3O
Q } ;
+ 480 l} gaxsv[W>^ ssA`I<p # 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:
\w>y`\6mX 7"D",1h static holder _1;
XW H5d-
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u#fM_>ML :G=fl)!fE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\7eUw,~Q> 而不用手动写一个函数对象。
j;Gtu wu6;.xTLl s)t@ol j_[tu!~ 四. 问题分析
nPtuTySG 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。
sdrfsrNvB- 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。
{?0lBfB" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>uB?rGcM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C=xa5Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
QL/(72K :4w ?# 五. 问题1:一致性
lFj]4 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?|
E=Bf1/c\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`[yKFa
I "{xrL4BtC struct holder
'oVx#w^mf {
3M`M //
^
+\dz template < typename T >
G4;Oi= T & operator ()( const T & r) const
Z\rwO>3 {
|-ALklXr return (T & )r;
pllGB6X }
T763:v } ;
MN>b7O \.? 3,w_".m`# 这样的话assignment也必须相应改动:
j;r-NCBnz 4J?0bZ template < typename Left, typename Right >
1&OW4_ class assignment
TX/Xt7#R: {
v1JzP# Left l;
pki%vRY Right r;
NxY#NaE:?4 public :
0mVNQxHI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HiFUv>,u template < typename T2 >
gQuw1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Om@;J%u/ } ;
T-L||yE,h \)[j_^ 同时,holder的operator=也需要改动:
j$:~Rek JbbzV> template < typename T >
pv&sO~!iC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^
@5QP$. {
C!!M%P return assignment < holder, T > ( * this , t);
`wVyb>T }
WH} y"W t{kG<J/l 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。
Y.UFbrv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e !Y~Qy am'7uy!ka~ return l(rhs) = r;
GxxW&y 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。
bE. .P&" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LRA8p<Rs q9_OGd|P template < typename Tp >
4VSU8tK|N] class constant_t
0S~rgq|O {
eMsd37J const Tp t;
D>q9 3;p public :
F41=b4/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>bW#Zs,6 template < typename T >
?a5! H*, const Tp & operator ()( const T & r) const
0h_|t-9j {
cwg"c4V return t;
5;EvNu }
0,")C5j } ;
5j(k:a+!H &QgR*,5eo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%h@EP[\ 下面就可以修改holder的operator=了
:o3N;*o>)0 3w'tH4C[Y template < typename T >
L8B!u9% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0l6.<-f{ {
fHFE){ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*2l7f`K }
!Vk^TFt` U xGApK=X 同时也要修改assignment的operator()
>[#f\bG> [(lW^- template < typename T2 >
M= (u]%\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!Uo4,g6r+ 现在代码看起来就很一致了。
ygcm|PrS upmx $H> 六. 问题2:链式操作
&D<y X~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y9ZvV0 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。
!a\^Sk
/ 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。
?J0y| 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。
z24q3 3O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2?Vd 5xkt $&c*'3 template < typename T >
*.[.
{qG( struct result_1
'w aaw_>b {
\FaP|28h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@0''k } ;
jP.dDYc 8s@3hXD& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>t+P(*u nw<uyaU-t template < typename T >
[a(#1 struct ref
xmoxZW: {
*;FdD{+ typedef T & reference;
(ZlU^Gw#UB } ;
-9?]IIVb template < typename T >
QT}tvm@PMq struct ref < T &>
<P<z N~i9j {
5^ Zg>I typedef T & reference;
~W/z96'
5 } ;
V7/Rby Q h";L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dE3) |% bN.Pex template < typename T >
Id9TG/H7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
er\|i. Y {
L~3Pm%{@A return l(t) = r(t);
0jfuBj5! }
4+tEFxvX& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
4qa.1j(R/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U<XG{<2 "dlVk~ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
/-s6<e! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;Rf'P}"] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LzL
So"n +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1Y,Z
%d 最后的布局是:
kx^/*~ex Add
K=&>t6s< / \
!)$Zp\Sg Divide 5
XWw804ir / \
+ZV5o&V> _1 3
/9X7A;O 似乎一切都解决了?不。
Hn:Crl y# 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。
b.938#3, 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。
<UCl@5g& 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:
/wG2vE8e MQ2_`pi template < typename Right >
mE[y SrV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V]^$S"Tv Right & rt) const
jEwIn1 {
cwL_tq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ssL\g`xe }
xSu > 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F0#
'WfM# XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,,r>,Xq6 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5r0YA
IJ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lhJ'bYI 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
30{ gI0jk 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
I1J-)R+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
*1"+%Z^ =~gvZV-< template < class Action >
9YGY,sx class picker : public Action
Y:`&=wjP~ {
7 8,n%=nG public :
~ri5zb20 picker( const Action & act) : Action(act) {}
05R@7[GWq // all the operator overloaded
HOi`$vX}N } ;
- YBY[%jF> Wn6Sn{8W{ 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。
1;iUWU1@ 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:
ry]l.@o; {8etv:y template < typename Right >
HZOMlOZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?]5qr?W% {
OrW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u?EN }
:11
A n"8Yv~v*2j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EX"yxZ~ 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。
`0svy} /kG_*>.Z template < typename T > struct picker_maker
/_.|E] {
IGgL7^MF typedef picker < constant_t < T > > result;
)5H?Vh>36 } ;
Fzcwy V
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*^r}"in {
o;*Q}Gr<M typedef picker < T > result;
fV~~J2IK } ;
_v:SP
L U @9:uqsL 下面总的结构就有了:
]@TCk8d$0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
'fW-Y!k% picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
4e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y>LBl] 至此链式操作完美实现。
{h4E8.E bd`P0f? 9JwPSAo; 七. 问题3
T>>c2$ x 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。
Xc.`-J~Il #z42C?V template < typename T1, typename T2 >
afk>+4q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4!$"ayGv;D {
zeRyL3fnmb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
m+9#5a- }
;a3}~s /@5YW"1 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
13f)&#, F )}vl\7= template < typename T1, typename T2 >
P
{'b:C struct result_2
`_h&glMJ,q {
R#KU^]"( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8k79&| } ;
:KO2| v\ =u;MCQ[ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
z%kULTL 这个差事就留给了holder自己。
!9x} R-Sym8c TZ`SZDc7_ template < int Order >
8Y?;x} class holder;
X?Au/ template <>
'q.!|G2U class holder < 1 >
.^.z2
e {
ce(#2o&` public :
Ca\6vR template < typename T >
N21smC} struct result_1
;}t(Wnu. {
%)n=x
ne typedef T & result;
Ho%CDz
z } ;
+[P{&\d4} template < typename T1, typename T2 >
"#48% -'x struct result_2
%znc##j)q {
v,t:+
!8 typedef T1 & result;
]R *A } ;
]f3>-)$* template < typename T >
PW4q~rc=: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NVs@S-rpX {
|hQ;l|SWg return (T & )r;
_4f;<FL }
aDCwI :Li( template < typename T1, typename T2 >
v>56~AJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1eKT^bgM {
"5
A!jq return (T1 & )r1;
r
:dTz }
/<3UQLMa } ;
KmF]\:sMD fR|A(u#9 template <>
EQ ttoOO class holder < 2 >
Wjc'*QCPl {
nP$9CA public :
ElXFeJ%[G template < typename T >
s @C}P struct result_1
=Sv/IXX\di {
<uJ@:oWG7 typedef T & result;
|g~ZfnP_% } ;
`x|?&Ytmf9 template < typename T1, typename T2 >
+n)9Tz5 struct result_2
9B4&m|g {
n*$ g]G$ typedef T2 & result;
2?x4vI
np; } ;
H#&00 Q[ template < typename T >
Xeajxcop# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U~8g_* {
`2snz1>!j return (T & )r;
xfQ1T)F3g }
a
=QCp4^ template < typename T1, typename T2 >
kP"9&R`E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ceV}WN19l {
VE24ToI?W" return (T2 & )r2;
5m*,8 ]!- }
c|%6e(g"L } ;
^s=8!=A( nwWJ7M,A OCUr{Nh 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> >。
?EL zj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,)XLq8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_LPHPj^Pg w@b)g return l(i, j) = r(i, j);
(?c-iKGc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]3gSQ7 q@qsp&0/ return ( int & )i;
/ouPg=+Nl return ( int & )j;
:0ep(<|; 最后执行i = j;
OnK4] S5 可见,参数被正确的选择了。
R8Tx[CJ5 z}@7'_iJ -%~4W? M{\I8oOg q@&6#B 八. 中期总结
R@0R`Zs 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:
p[-O( 3Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Jvi#) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rZF*q2? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:t[_:3@ ~BF&rx5Q j6YOKJX ;,TFr}p` \8
":]EU Kgv T"s. 九. 简化
%$I;{-LD 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。
rUl+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%*U'@r(A 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:
-12U4h<e 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a}d@
T +-*/&|^等
d1*<Ll9K 2. 返回引用。
pJ=#zsE0 =,各种复合赋值等
;*N5Y}?j' 3. 返回固定类型。
),)lzN%! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!W\+#ez 4. 原样返回。
2T1q?L?] operator,
y9;Yivr) 5. 返回解引用的类型。
~dSr5LUD operator*(单目)
ZG:{[sT 6. 返回地址。
s.#`&Sd> operator&(单目)
z{6Z
11| 7. 下表访问返回类型。
%C0Dw\A*: operator[]
ibw;}^m( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D@KlOU{< operator<<和operator>>
\!(zrfP{( ZC?Xqp 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。
n|hNM?v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GB^B r6 7nSxi+6e template < typename Left >
fOHxtHM struct value_return
5N]"~w* {
jylD6IT template < typename T >
[?gP; , struct result_1
RNL9>7xV {
"|NI]Kv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wq{hF< } ;
xoL\us`A +mPx8P&% template < typename T1, typename T2 >
-/4P3SG/ struct result_2
Kq!3wb; {
}b}m3i1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jCY%| } ;
x38QD;MT } ;
b$7 +;I; IgzQr > 3R/bz0 V> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'R)Tn!6 KoRV%@I 下面我们来剥离functor中的operator()
\*da6Am 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F{wzB V+\Wb[zDJ return l(t) op r(t)
l}h!B_P' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N[hG8f return op l(t)
QPx^_jA return op l(t1, t2)
:3PH8TL return l(t) op
+t.b` U`- return l(t1, t2) op
?M2J wAK5 return l(t)[r(t)]
[UR-I0 s!/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6Zo}(^Ovz /1 dT+> 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
xk5]^yDp 单目: return f(l(t), r(t));
jdN`mosJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YUb_y^B^ 双目: return f(l(t));
RCrCs return f(l(t1, t2));
;a/E42eN; 下面就是f的实现,以operator/为例
:0/7, i ZcsZ$qt^ struct meta_divide
UG^q9 :t {
Wqnc{oq|$ template < typename T1, typename T2 >
x;S @bY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
S/ *E,))m {
gUlo]!$ return t1 / t2;
+|v90ed }
~o( } ;
wkq 66? x2EUr,7 这个工作可以让宏来做:
F
[M,]? K9[UB #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H}!r|nG template < typename T1, typename T2 > \
' QG?nu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7pd$\$ 以后可以直接用
txpgO1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c$,P ~Ws' 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
HQ g^
h (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。。。)
w]H->B29C sK{e*[I>W 9x8fhAy}4 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
Q8NX)R QZs!{sZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y73C5.dNcE class unary_op : public Rettype
Ba,`TJ%y {
|>Vb9:q9Po Left l;
ok[i<zl;' public :
ixFi{_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.8R@2c`}Cs m*pJBZxd template < typename T >
PsYpxNr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9p/Bh$vJ {
rsQtMtS2 return FuncType::execute(l(t));
8mMQ[#0:} }
Uly ue =&]L00u. template < typename T1, typename T2 >
^ c<Ve'- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Wri<h:1 {
![1rzQvGDb return FuncType::execute(l(t1, t2));
]`K2N }
X,
n:,' } ;
m@c)Xci Nc`L;CP =euni}7a 同样还可以申明一个binary_op
e=
AKD# ]DcFySyv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GJrG~T class binary_op : public Rettype
C _Dn{ {
;+%rw 2Z,B Left l;
;TYBx24vD' Right r;
K-4PI+qQ\ public :
_b 0&!l<
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6Oq7#3] UNYqft4 template < typename T >
#e"[^_C@! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"sTRS* {
)8AXm return FuncType::execute(l(t), r(t));
@]j1:PN-
}
A"]YM'. rp$'L7lrX template < typename T1, typename T2 >
kmW4:EA% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y4-t7UlS; {
J5qZFD return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LoV<:|GTI }
]Um/FA W } ;
jd:6:Fm R&&4y 7 A^g(k5M* 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
dN q$} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&~CI<\o P DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D7Z /H'| 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
gdc<ZYcM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=bOW~0Z1 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-RwE%cr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)7F/O3Tq 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
dV_G1' 下面是修改过的unary_op
e
,(mR+a8 dPlV>IM$z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"jZ-,P= class unary_op
P:c w|Q {
@"A4$`Xi3 Left l;
N8jIMb'< ,+k\p5P public :
K+eM x5Bk/e' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K-v#.e4 j#|ZP-=1_ template < typename T >
Lbgi7|& struct result_1
H_a[)DT {
>MZ/|`[M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{: /}NpA$ } ;
d]9z@Pd y29m/i: template < typename T1, typename T2 >
6k%f struct result_2
J.a]K[ci {
$'v U2L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>4TO=i } ;
K(4_a``05 =_CzH(=f# template < typename T1, typename T2 >
x}4q {P5$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_a, s
) {
vM={V$D& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4W75T2q# }
VbYdZCC
mh%VrAq template < typename T >
F59 TZI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!
nx{
X {
NEs:},)o return OpClass::execute(lt(t));
WJi]t9 3 }
kh<2BOV h[ ZN+M } ;
tbr=aY$jY 8ag!K*\V< V`5O{Gg 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
;uW FHc5@B 好啦,现在才真正完美了。
Z+SRXKQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
DU^loB+ 4H/OBR template < typename Right >
Om&Dw|xG8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z:O8Ls^\T {
@EAbF>> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!-bB559Nv }
2wn2.\v M 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。
`cO:<^% 4i bc AA_%<zK 7)m9"InDI b>k y 十. bind
M|-)GvR$J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,4rPg]r@ 先来分析一下一段例子
~&O%N reVgqYp{{- PF2nLb2- int foo( int x, int y) { return x - y;}
G$PE}%X bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k)u[0} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
CLSK'+l 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。
Xj*Wu_ 我们来写个简单的。
hZ3bVi)L\ 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`q_bn 对于函数对象类的版本:
#$vEGY}1 8L XHk l template < typename Func >
:gT4K-Oj struct functor_trait
6~{C.No} {
zDp 2g) typedef typename Func::result_type result_type;
a.'*G6~Qgw } ;
^.tg 7%dJ 对于无参数函数的版本:
GILfbNcd }G=M2V<L template < typename Ret >
9L9sqZUB struct functor_trait < Ret ( * )() >
TC. ,V_ {
(hsl~Jf typedef Ret result_type;
)"LJ
hLg } ;
m|# y
>4 对于单参数函数的版本:
NI5``BwpO n%-0V> template < typename Ret, typename V1 >
+p^u^a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v=k$A {
$M#>9QHhc typedef Ret result_type;
b-y } ;
!wNO8;( 对于双参数函数的版本:
l2d{ 73h l0]
EX>"E template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4 :=]<sc, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DlT{` {
2:R+tn(F typedef Ret result_type;
*I'yH8Fcn } ;
kT?J5u_o 等等。。。
v<;Md-< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Jwp7gYZ 'S~5"6r template < typename Func >
#g=XUZ/" struct func_return
V]N?6\Op {
|o@%dH template < typename T >
*VeRVaBl struct result_1
"L1Zi.) {
d3Rw!slIq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
':W[ A } ;
HDKbF/ ] - .aL template < typename T1, typename T2 >
b[yiq$K/ struct result_2
7rA;3?p) {
8Y3I0S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y]imZ4{/ } ;
}%z } ;
aT<q=DO t
Pf40`@ $cR{o# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
i!cCMh8 p7Cs.2>M>S template < typename Func, typename aPicker >
yNc2@ class binder_1
KG@8RtHsQ {
&{RDM~ Func fn;
G
j1_!.T aPicker pk;
ca}2TT&t public :
-+5>|N# {t!!Uz 7 template < typename T >
Zov~B-Of: struct result_1
,47qw0=C {
&R siVBA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8_tQa^.n\ } ;
':}\4j&{E 2Hdu:"j template < typename T1, typename T2 >
]d`VT)~vje struct result_2
*dF>_F {
OH"XrCX7n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e%6QTg5# } ;
w:l"\Tm W`&hp6Jq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.KC++\{HE yBRC*0+Vy template < typename T >
0ksa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]HdCt 3X {
qa6,z.mQ return fn(pk(t));
,
dp0;nkr }
5coZ|O&f8 template < typename T1, typename T2 >
rH>)oThA# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
875od {
V$~9]*Wn return fn(pk(t1, t2));
smLQS+UE }
*j-aXN/ $ } ;
&0f,~ /%Z dTtSUA|V7" Df#l8YK# 一目了然不是么?
I0a<%;JJW 最后实现bind
&OBkevg MW{8VH6+ vFsLY template < typename Func, typename aPicker >
o14cwb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4 OX^( {
_
J[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
# [a*rD%m }
fzA9'i` X jX2] 2个以上参数的bind可以同理实现。
s{" 2L{,$ 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。
VD :/PL qCO/?kW 十一. phoenix
0;ji65 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
= f i$}>\ Z/K{A` for_each(v.begin(), v.end(),
sC ;+F*0g (
?s _5&j7 do_
ASfaX:ke [
wf$s*|z cout << _1 << " , "
Dxxm="FQZ ]
:yjFQ9^?& .while_( -- _1),
;GhNKPY cout << var( " \n " )
eY\yE"3 )
f9;(C4+ );
xvy.=( BUR*n;V` 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:
QIgNsz 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
_[y/Y\{I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'7@R7w!E4H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:eg4z ) Lk$B{2^n Z<4AL\l 98 template < typename Cond, typename Actor >
^I)N. 5 class do_while
e$pV%5= {
hzRYec( Cond cd;
g[t [/TV Actor act;
* H9 8Du public :
W];dD$Oqg template < typename T >
:h V7>
rr struct result_1
S@Hf
&hJ {
|W\(kb+ typedef int result_type;
`#gie$B{ } ;
3&/Ixm: ${)b[22": do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#=v~8 YDFyX){ template < typename T >
(khL-F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F:l%O#V {
uH-)y,2& do
OC:T
O|S:4 {
3Hm/(C act(t);
7`YEH2 }
lPJ\-/>$z while (cd(t));
l$'wD hN* return 0 ;
EyLu O-5 }
FEVlZ<PW3I } ;
.%OR3"9@ -R6)ROGl z"4~P3>{g 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
BX^tR1 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。
sse.*75U 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%MOKr 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。
Y5d \d\e/ 下面就是产生这个functor的类:
f4Rf?w* p[lA\@l[
EU/8=JA1 template < typename Actor >
kM@zyDn, class do_while_actor
u?{H}V {
{vO9ptR; Actor act;
Zr,VR-kW+ public :
27<
Enq] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q1l '7N c{LO6dNg\z template < typename Cond >
|B2+{@R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z*2Vpnqh\ } ;
TvQo? qcGK2Qx ff1c/c/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
',4iFuY 最后,是那个do_
K!]/(V(} *r% c
6B
?twh) class do_while_invoker
ivz5H(b {
-[DOe?T public :
wg]LVW} template < typename Actor >
@jlw_ob2g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bNoW?8bZ {
z%LIX^q9 return do_while_actor < Actor > (act);
HgkC~' }
E`k@{*Hn& } do_;
4X(H; CC^'@~)? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|qZ1| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[=]4-q6UN 最后来说说怎么处理break和continue
M[112%[+4 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。
ohGfp9H 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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