一. 什么是Lambda
ePIiF_X 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Nan[< 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,
!nAX$i~ A<;SnXm 'U'yC2BI n OT&k.!= class filler
9P{;HusNw {
svXR<7)# public :
?)e37 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Fv<`AU } ;
~)(\6^&=| Pb*5eXk s=42uKz 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:
^eoLAL } (!EuLL }%D^8>S &IlU|4`R% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`Qeg )Pv9_XKJ 2h%z ("3/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@O[5M2|r 'fPdpnJ< r [K5w MX+Z ? 二. 战前分析
|\n_OS7 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。
w|Nz_3tI 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
In[Cr/&/Y #h/Mbj~S O`vTnrY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zkf0p9h\ /* --------------------------------------------- */
DfKr[cqLM vector < int *> vp( 10 );
FN[{s transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
MeUaTJFEB /* --------------------------------------------- */
hdVdcnM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zz& ?{vJ /* --------------------------------------------- */
_/O25% l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$HJwb-I /* --------------------------------------------- */
`UBYp p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
: >>@rF , /* --------------------------------------------- */
(64yg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H9CS*|q6r q/n,,! M}!2H* Qca&E`~Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
9*a=iL*Nw 1._1, _2是什么?
O|w J) 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。
p QizJ6 2._1 = 1是在做什么?
xNbPsoK 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。
$LU"?aAW Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
NQ6sGL ^yOZArc'r db6mfxi 三. 动工
f;b[w 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~
yX2\i" KGg3 !jY e;(0(rI y99mC$"Ee` template < typename T >
#B\"'8# class assignment
pa#IJ {
s;A@*Y;v T value;
cb}[S:&| public :
uS^Ipxe\ assignment( const T & v) : value(v) {}
yeMB0Z*r template < typename T2 >
ZMq6/G*fD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
s)pbS}L } ;
Sm5H_m! v\{!THCSh vuYSVI2=H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O6OP =K!t: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F|!){=
1@-Ns <%"b9T`' 0vw4?>Jf@ class holder
VTH>
o>g {
>qF CB\( public :
^-
d%r template < typename T >
-(=eM3o-9m assignment < T > operator = ( const T & t) const
3p'I5,} {
y_?Me] return assignment < T > (t);
5@BBoeG }
{lc\,F* $ } ;
hzvd t `V04\05 >m$ 1+30X 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:
&e!7Z40w@& SBS3?hw
static holder _1;
bR)(H%I Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.*)2SNH a8UwhjFO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7K98#;a)5 而不用手动写一个函数对象。
zld#qG6 c.e2 M/ i ,/0/?)*_ NN?`"Fww 四. 问题分析
gp\<p-} 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。
.~7FyLl$ 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。
?)ONf#4Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:Cj OPl
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(R("H/6xs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
53n^3M,qK ;67x0)kn 五. 问题1:一致性
LBZ+GB 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?|
!/]WrGqbS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|mw.qI| 6l:qD` _ struct holder
D-._z:_ {
+O?KNZ //
7](KV" %V template < typename T >
Xx>X5Fy T & operator ()( const T & r) const
OL^l 3F {
,]d/Q< return (T & )r;
@W"KVPd }
z+n,uHs } ;
Jh!I:;/ )`(p9@,V 这样的话assignment也必须相应改动:
#$8% w ",KCCis template < typename Left, typename Right >
$cU!m(SILQ class assignment
$arK( {
YF>m$?; Left l;
#6HA\dE Right r;
t,+nQ9 public :
wG-HF'0L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
85Otss/mM template < typename T2 >
y1+*6| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z?*w8kU&> } ;
DBr
ZzA lSVp%0jR 同时,holder的operator=也需要改动:
fO[+LR
'ax 2`N,, template < typename T >
I$Op:P6.E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Zm_UR*" {
8&qZ0GLaT return assignment < holder, T > ( * this , t);
?q{,R" }
LQRQA[^ F7EKoDt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=*c7i]@} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.7avpOfz #PH~1`vl return l(rhs) = r;
IS &ZqE(`e 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
NUWDc]@J* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=k^Y?. po2! template < typename Tp >
%D%8^Zd_ class constant_t
zv\kPfGDK {
AW!?"xdZ const Tp t;
n%.7h3 public :
/YMj-S_b~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'6cWS'9" template < typename T >
Enn"hdI const Tp & operator ()( const T & r) const
1;Cyz) {
LcTt)rs
f return t;
K1+)4!}%U }
TE7nJ gm } ;
L>aLqQ3 _4U5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lJ}_G>GJ 下面就可以修改holder的operator=了
DpvI[r//'* L(|N[# template < typename T >
c]n1':FT" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7'W%blg!V {
{byBcG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
g+Sbl }
<oT^ A|JFj %^4CSh 同时也要修改assignment的operator()
;RC{<wBTx ;S^'V template < typename T2 >
EIf5(/jo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xSsa(b 现在代码看起来就很一致了。
--HZX
H Y&DmE 六. 问题2:链式操作
[S9K6%w_! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;5S9y7[i| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
1Z+8r 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
W14
J],{L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
-w}]fb2Q> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>,$_| C z"-u95H template < typename T >
*
KDI}B> struct result_1
Oj3.q#)`Z {
+eK"-u~K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aW)-?(6> } ;
jET{Le8i hIs4@0 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:
~962i#&4 ao1(]64X" template < typename T >
`1$@|FgyC struct ref
"55skmD.P {
RI
5yF typedef T & reference;
=[cS0Sy } ;
(|:M&Cna] template < typename T >
vNV/eB8#S struct ref < T &>
pfA|I*`XV {
v&Yi typedef T & reference;
QwJVS(Gs4 } ;
N kb|Fd/s LsqA**= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
iNtaDX|%/ B%)% template < typename T >
O`x;,6Vr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1PVtxL?1P {
Wuc S:8#| return l(t) = r(t);
ZM!CaR }
_~IR6dKE 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
R_W+Ylob 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n'wU;!W9 %GjM(;Tk 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
qT{U( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z&#SPH* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8uc1iB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+Mo9kC 最后的布局是:
W>Y@^U&x` Add
tZ:_ag)o / \
^ =bu(L Divide 5
fi-WZ / \
a
oD`=I*< _1 3
z1PBMSG 似乎一切都解决了?不。
-LK
B$ 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。
TyD4|| % 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。
!"HO]3-o 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:
J*yf2&lI5 R]}}$R`j template < typename Right >
]i&6c assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dt \TQJc~ Right & rt) const
twL3\
}N/B {
<k eVrCR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nhB1D- }
b#uL?f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@|
M|+k3 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
@Lpq~ 1eZB 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
\\PjKAsh 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Qi,j+xBp 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
[w>$QR 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-%fo~!l 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:
a,@]8 r-" ~("5yG template < class Action >
YIn',]p: class picker : public Action
*xx'@e|<; {
X[*<NN public :
0Is,*Srr picker( const Action & act) : Action(act) {}
a]JYDq`,3 // all the operator overloaded
C]O(T2l{l } ;
RkH W
x[wq]q#* 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。
`slL%j^" 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:
Y l4^AR& M>wYD\oeg template < typename Right >
D"Bl:W'?j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
zvYq@Mhr {
yh Yb'GK return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*]ly0nP }
y?[ v=j*U Pu7_
v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
F3N?Nk/ 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。
Ttu2 skcv p#ol*m5wE template < typename T > struct picker_maker
A_XY'z 1 {
mC4zactv typedef picker < constant_t < T > > result;
e}D3d=6` } ;
S@jQX template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K,Ef9c/+K {
hEA<o67 typedef picker < T > result;
I?h)OvWd } ;
!^^?dRd*v ;;_,~pI?k 下面总的结构就有了:
eV2W{vuI 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。
#+:9T/*>0 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。
oiF}?:7Q7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^ssK 至此链式操作完美实现。
lW+\j3?Z$ :}Xll#.,m j| v%)A 七. 问题3
v0
nj M 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。
Upc+Ukw j>*R]mr6 template < typename T1, typename T2 >
k52/w)Ro,$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)bS~1n_0 {
wF
IegC( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
q$ZHd }
G 3+.H "9m2/D`= 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:
sNj)ZWgd> 3*]eigi) template < typename T1, typename T2 >
*S]Ci\{_ struct result_2
Q}1 R5@7 {
[=E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&R[ Mc-2 } ;
-d~4A
FK:;e
lZ 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?
dU6ou'pf 这个差事就留给了holder自己。
,p4&g)o |*oZ_gI ))R5(R template < int Order >
Of-Rx/ class holder;
t|H^`Cv6 template <>
cQ/5qg class holder < 1 >
R{WE\T ' {
9*2[B"5 public :
C\3y {s template < typename T >
~8~aJ^[ struct result_1
c2h{6;bfY {
&qMPq-> typedef T & result;
M2HomO/X) } ;
iWRH{mK template < typename T1, typename T2 >
$h5xH9x
; struct result_2
M=%l}FSTw( {
t0/p]=+.p/ typedef T1 & result;
Te.Y#lCT$ } ;
>7wOoK|1' template < typename T >
VbJiZw(aR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~o82uw? {
~c8?>oN( return (T & )r;
@E^~$-J5j }
~;QvWS template < typename T1, typename T2 >
z8jk[5z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`{eyvW[Ks {
SHvq.lYJ return (T1 & )r1;
Wl;.%.]> }
0@yXi } ;
Usr@uI#{J TkE 8D
n template <>
ST2.:v;lb class holder < 2 >
@Py/K / {
$$D}I*^Dt public :
+awW3^1Ed template < typename T >
Da&vb
D-Bg struct result_1
,LTH;<zB) {
VGfMN|h typedef T & result;
?Y)vGlWDW< } ;
tkVbo.[8K template < typename T1, typename T2 >
pA`+hQNN struct result_2
nA?`BOe( {
hhSy0 typedef T2 & result;
XUM!Qv } ;
b_,|>U template < typename T >
uXI_M) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X'wE7=29M {
|>27'#JC return (T & )r;
fXXr+Mor }
*"R|4"uy template < typename T1, typename T2 >
2Gz}T _e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
* 1T& {
=7-9[ { return (T2 & )r2;
M8INk,si }
w<C#Bka } ;
x1Lb*3Fe nnCGg+l
~1cnE:x;V 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> >。
$@sEn4h 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bsuus
R9W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
So{x]x:f 'Hc-~l>D return l(i, j) = r(i, j);
[r3 !\HI7x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
- d8TD*^ @_U;9) return ( int & )i;
,^?^dB return ( int & )j;
|s)Rxq){"V 最后执行i = j;
L>MLi3{ 可见,参数被正确的选择了。
,O.3&Nz,c CJ(NgYC h '/`= R eKgisY4# 7bqBk,`9 八. 中期总结
7]^M># 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:
(>F%UY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SLO%7%>p 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;+0t;B!V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lFa02p0 z8{a(nK P =6woWlf b F4It/ W^fuScG)c F\fWvXdW 九. 简化
4/mig0"N. 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。
HuB<k3#sPy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S7=Bd[4 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:
q+P|l5_
t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aT_&x@x +-*/&|^等
8S>&WR%jH] 2. 返回引用。
([
jF4/ =,各种复合赋值等
`n$I]_}/% 3. 返回固定类型。
:/y1yM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z."a.>fPaO 4. 原样返回。
`^bgUmJ~ operator,
D-8O+.@ 5. 返回解引用的类型。
%T X@I$Ba operator*(单目)
g$HwxA9Gp/ 6. 返回地址。
+hn+K1 operator&(单目)
@b"t]#V(E 7. 下表访问返回类型。
ZPiq-q operator[]
}xBc0gr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}tsYJlh5 operator<<和operator>>
"[vu6 `m? y|CP;:f; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
EPS={w$'s 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SeHagKA 9l}FU$ template < typename Left >
t0z!DOODZP struct value_return
~(x;5{ {
T;@;R% template < typename T >
,$1eFgY% struct result_1
WtViW=j' {
RMd[Yr2e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?dD&p8{ } ;
h]og*( 4$qWiG~ template < typename T1, typename T2 >
ELBa}h; struct result_2
,z3{u162 {
"J+3w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~2<7ZtV= } ;
]d,S749(s } ;
>2~+.WePu uvtF_P/ .{ 44a$) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[!} :KD2yX /TZOJE(2j
下面我们来剥离functor中的operator()
Qi_>Mg`x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
U Z.=aQ}M (rkyW z return l(t) op r(t)
V2$h8\a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
CLeG<Hi
~ return op l(t)
1&^MfP} return op l(t1, t2)
d@ Y}SWTB return l(t) op
]04e1F1J return l(t1, t2) op
QA2borfy return l(t)[r(t)]
j{Hao\F8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
oo.! .Kv Vl%^H[] 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:
._8KsuJG 单目: return f(l(t), r(t));
A]YVs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
RQ'exc2x0 双目: return f(l(t));
f@8>HCI return f(l(t1, t2));
Vl_:c75" 下面就是f的实现,以operator/为例
vJ\pR~? 0@G")L
Ue0 struct meta_divide
a;QMAd! {
rA2g& template < typename T1, typename T2 >
6b%WHLUeT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^xh}I5 {
.mDM[e@' return t1 / t2;
/I)yU>o }
Q2zjZC*'% } ;
}
@K FB hF@Gn/ 这个工作可以让宏来做:
pX&pLaF I4i2+
*l} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*g y{] template < typename T1, typename T2 > \
$ "E).j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8wVY0oRnU 以后可以直接用
uHAT#\m: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"*LD 3 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
bHg,1y)UC (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。。。)
dFH$l Fx5d:!]:$? kGdt1N[ 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
66.5QD0 0j30LXI_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T/^Hz4uA7 class unary_op : public Rettype
Jrg2/ee,* {
)dY=0"4Z Left l;
w"SoeU public :
_<a7CCg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9uRFnzJVx BT)X8>ct template < typename T >
D[_| *9BC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-8r {
~><^'j[ return FuncType::execute(l(t));
T :/,2.l }
3 n'V\Hvz A,%C,*)Cg template < typename T1, typename T2 >
Hir Fl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D8>enum {
EI_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
@y82L8G/ }
.k
3' } ;
1Ab>4UhD C8vOE`U,J 4'-|UPhx 同样还可以申明一个binary_op
YnxRg n|b5? 3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,y+$cM( class binary_op : public Rettype
:JfE QIN {
DXa=|T Left l;
F)+{AQL Right r;
d}JP!xf% public :
6KVnnK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/ODXV`3QYI mp9{m`Jb* template < typename T >
+)j1.X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h$.:Uj8/ {
9lGOWRxR) return FuncType::execute(l(t), r(t));
jM$`(Y }
3GuH857ov ax{ ;:fW template < typename T1, typename T2 >
mt5KbA>nU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/9zE^YcT {
V5GW:QT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Tszp3,]f }
34wkzu } ;
{dL?rQ>5L 94 e):
jS "y_#7K 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
%H]lGN) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X=Ys<TM, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
q^A+<d 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。
3,]gEE3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RjWqGr;bO 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。。。
-i4&v7" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=e gW 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)
8}fu,$$5 下面是修改过的unary_op
05snuNt]- Ux#x#N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Qt,M!i, class unary_op
HAv{R!* {
"=6v&G]U4 Left l;
E\IlF 6 !'j?.F$} public :
K-f1{ 0 `;l?12|X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WdZ:K, 4'6`Ll|iq template < typename T >
1fo
U struct result_1
5*E#*H {
\MK*by typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6gT5O]]#o } ;
Pl<;[cB u{FDdR9< template < typename T1, typename T2 >
E[O<S B
I struct result_2
n @?4b8" {
_:X|.W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p|Q*5TO } ;
cwm_nQKk b:R-mg.VT{ template < typename T1, typename T2 >
k51Eyy50( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZkIgL {
f)g7
3= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
= <j"M85. }
N gLU$/y; _=q!
BW template < typename T >
wtT}V=_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&z]K\-xp {
lip[n;Ir> return OpClass::execute(lt(t));
8[|UgI,>z }
4n
%?YQ[t kKPi:G52F } ;
u(OW gbA3 eL4NB$Fb "wlt> SU 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
f>s?4 好啦,现在才真正完美了。
r}0\}~'?c 现在在picker里面就可以这么添加了:
?H_LX;r [!
'op0 template < typename Right >
#U*_1P0h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`Pw*_2 {
`60gFVu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#-8\JEn }
MwfOy@|N 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
'{[5M!B w~#nYM=fP! L:(1ZS .<z!3O&L dgDy5{_ 十. bind
+rIL|c}J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
})w*m 先来分析一下一段例子
7HVZZ!>~ kGL1!=> l ^d[EL+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
+4\U)Z/\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\o\nr!=k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>XOiu#kC 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
l~D N1z6` 我们来写个简单的。
>6oOZbUY0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|A%<Z( 对于函数对象类的版本:
:QWq"cBem J*l4|^i< template < typename Func >
oQv3GpO struct functor_trait
\}~s2Y5j {
?=VOD #) typedef typename Func::result_type result_type;
p~ .8\bI= } ;
hoT/KWD, 对于无参数函数的版本:
.))v0 +525{Tj template < typename Ret >
@Kf_z5tm: struct functor_trait < Ret ( * )() >
'+
xu#R {
[xh*"wT#g typedef Ret result_type;
8vuCc= } ;
DAg58
=qJ 对于单参数函数的版本:
RNPbH. N$xtHtz8" template < typename Ret, typename V1 >
SxK:]Aw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\uME+NF {
+[J/Zw0{ typedef Ret result_type;
8?*RIA.a } ;
R.LL#u}; 对于双参数函数的版本:
m%"uPv\ pq:7F template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<xJ/y|{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v`V7OD#:j] {
l;sy0S"DO] typedef Ret result_type;
Bm\qxQ } ;
_5MNMVLwW 等等。。。
\v6M:KR5/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JlKM+UE: +,v-=~5 template < typename Func >
<!pQ struct func_return
cst}Ibfi {
GpbC
M~x template < typename T >
;pD)m/$h` struct result_1
q!f1~ aG {
s4 %(>Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rdnRBFt } ;
[ BT)l] PY3ps2^K. template < typename T1, typename T2 >
>/<:Q & struct result_2
v(leide {
yAL1O94 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wh:1PP } ;
VR!-%H\AW } ;
FuX 8v qn"D#K'&( `o79g"kxe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!:LJzROh 4yaxl\2 template < typename Func, typename aPicker >
T\VNqs@ class binder_1
x90jw$\%7 {
*?yJkJ" Func fn;
1! p/6 aPicker pk;
yMLOUUWa8x public :
'SLE;_TD o5\b'hR*# template < typename T >
Aa?I8sbc struct result_1
u@p? {
)'Wb&A' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M}DH5H"s } ;
@c'|Iqy` 0aR,H[r[? template < typename T1, typename T2 >
JK#vkCkyM struct result_2
Ufo>|A6;$ {
aFY_:.o2k` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kC$&:\Rh } ;
u)Q;8$` 4R>zPEo binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o2-@o= F ;r=b|B9c template < typename T >
b'ml=a#i0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oKFT?"[X {
y?30_#[dN return fn(pk(t));
BbJkdt7 }
v|
z08\a[ template < typename T1, typename T2 >
%K 4
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b'x$2K;E {
rFJ[dz return fn(pk(t1, t2));
%-;bu| }
yy2Ie } ;
#
Oup^ o@ AyE\fY5 &h$|j 一目了然不是么?
Y9 r3XhVI 最后实现bind
}bB`(B,m Cd#E"dY6 q]4pEip template < typename Func, typename aPicker >
K2'O]# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
NWmtwS+@ {
7z~Ghz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9x~-*8aw }
OIaYHA 3$M3Q]z 2个以上参数的bind可以同理实现。
0? Yz]+{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。
E\2Ml@J 8{&["? 十一. phoenix
Sn3:x5H,l Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^9"KTZc-* E\)eu1Hw4B for_each(v.begin(), v.end(),
Mxz,wfaH> (
i6no;}j do_
nl/UdgI [
"c`xH@D cout << _1 << " , "
xc'vS>& ]
1H4fJ3- .while_( -- _1),
NVIWWX9? cout << var( " \n " )
c^I0y! )
#]KgUc5B );
8IY19>4'5J ]j.k?P$U} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
0=U70nKr 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
S0@T0y# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
whc[@Tyx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SHdL/1~t b#Kq[} (wt+`_6 template < typename Cond, typename Actor >
k{Lv37H class do_while
*:_~Nn9_R; {
W=-|` Cond cd;
y62%26 [ Actor act;
R"6;NPeo public :
2z2` template < typename T >
|w)5;uQ&\ struct result_1
2wh#$zGy {
P{oAObP% typedef int result_type;
~a+NJ6e1 } ;
<O857j `6w#8} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k
khE}qSD iQ`]ms+ template < typename T >
DvT+`X?R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/8 CY0Ey {
Ky9W/dCR do
!sIwFv) {
]rX9MA6 act(t);
sB7" 0M }
juno.$
6 while (cd(t));
ubGs/Vzye return 0 ;
cx(2jk}6 }
LM,fwAX } ;
INNAYQ f]_mzF=& w7Dt1axB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G%hO\EO 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。
#\FT EY! 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-('5a19J 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。
P W[6/7 下面就是产生这个functor的类:
ju{%'D!d9 RV!<?[
-0|K,k template < typename Actor >
W);W.:F class do_while_actor
xh'^c^1 {
eqFvrESN~= Actor act;
ePA;:8)_j public :
G(OFr2M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z\Ui8jo:; sd!sus|( R template < typename Cond >
"3y} F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
k,_i#9X } ;
`jW4H$D do'ORcZ x;U|3{Io 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+i)AS0?d 最后,是那个do_
$%He$t YBylyVZ &va*IR class do_while_invoker
YX;nMyD?~ {
f)Y public :
A'g,:8Ou template < typename Actor >
C_-E4I
Z) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gM, &Spn {
QMb^&?;s return do_while_actor < Actor > (act);
5P\N"Yjx' }
wgZrrq/W| } do_;
3j&B(aLy 'G
Y/Q5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8A/>JD3^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-3k;u 最后来说说怎么处理break和continue
6Q$BUL}2? 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。
H-a^BZ&iU 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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