一. 什么是Lambda
J 2%^%5&0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~[XDK`B 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,
2<}^m/} q[{q3-W /km^IH Be+'&+ class filler
{\22C `9t {
B]dHMLzl public :
a9z|ef void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"UVqkw,vt } ;
DUf=\p6`f 6Uq@v8mh VKy:e. 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:
B`OggdE 6N(Wv0b $ {snLiCl q@;WXH O0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
f XxdOn. sKIWr{D j>~^jz: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
uy\<t Z!=/[,b P\;lH"9 B&A4-w v 二. 战前分析
Mt)~:V+: 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。
5sC{5LJzC 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
S!8eY `C. ghd~p@4 <lZyUd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AbUPJF"F /* --------------------------------------------- */
9,Zg'4",d vector < int *> vp( 10 );
#6'oor X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\1D~4Gz6} /* --------------------------------------------- */
%j=dKd> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d.tjLeY /* --------------------------------------------- */
G T#hqt'1x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,(Fo%.j /* --------------------------------------------- */
#*q`/O5n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P,!si# /* --------------------------------------------- */
6XUcJ0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$s.:wc^ 9Q-/Yh 3 D,PbAd '-3AWBWI1 看了之后,我们可以思考一些问题:
qC?J`
1._1, _2是什么?
]O',Ei^ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ntkTrei
] 2._1 = 1是在做什么?
s<'^
@Y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
K"Vv= Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A/RHb^N k\|G%0Jw <aa#OX 三. 动工
>i~W$;t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`,H\j? sLK J<=0i Gm^@lWzG Da1BxbDeI template < typename T >
=[(1u|H9 class assignment
X;flA*6V {
.g DWv T value;
R'qB-v. public :
_z\oDd`' assignment( const T & v) : value(v) {}
qu BTRW9 template < typename T2 >
{%.
_cR2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0F=UZf& } ;
K"VphKvR LtbL[z>] s4P8PDhz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
nlXg8t^G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
& S_gNa ,kuJWaUC@ {"!V&} f!ehq\K1k class holder
3 8pw {
kt%9PGw public :
soW. template < typename T >
)5gcLD/zI assignment < T > operator = ( const T & t) const
|\@e {
6kGIO$xJ) return assignment < T > (t);
5+rYk|*D+k }
(7`goi7M } ;
'IBs/9=ZC |M#b`g$JO, K`* 8*k{ 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:
iN+Dmq5 j(F%uUpN static holder _1;
QZef= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"5Oog< 4ao
oBY$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]Rohf WHX 而不用手动写一个函数对象。
o,9E~Q '`{
dKDtj: ['R2$z PKT0Drv}c7 四. 问题分析
>WE3$Q>bi 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。
y/mxdPw 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。
Bka\0+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_X;^'mqf~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Fzh%#z0
下面我们可以对这几个问题进行分析。
9vCn^G%B {=IK(H 五. 问题1:一致性
VE4!=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?|
,=B
"%=S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~cy/\/oO WRZi^B8@ struct holder
`GC7o DL {
dG.s8r*?M //
3ag*dBbs template < typename T >
H)tYxW T & operator ()( const T & r) const
<%hSBDG!x {
0z&3jWWY@ return (T & )r;
pD##lkJr }
g[*+R9' } ;
#tN)OZA o4o&} 这样的话assignment也必须相应改动:
s#;|8_L
M cZ\#074u/ template < typename Left, typename Right >
wX8T;bo& class assignment
jIK*psaV {
YKf,vHau Left l;
T({:Y. A; Right r;
/u!I2DF public :
,d)!&y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vrm[sP template < typename T2 >
K+dkImkh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
AR`X2m ' } ;
7A8jnq7m/ @cAv8iK 同时,holder的operator=也需要改动:
);}k@w
fw) mj[PKEdkB template < typename T >
+c/am`` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
go m<V?$ {
Dk&cIZ43 return assignment < holder, T > ( * this , t);
);@Dr!H }
E:4`x_~qQ ~Lhq7;=H?O 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。
~l}rYi>g% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yY4*/w7*j4 lDe9(5|)Q return l(rhs) = r;
tq}sXt 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。
(
Z\OqG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5,I'6$J
'Z+w\0}@ template < typename Tp >
%lbSV}V) class constant_t
Ul^/Dh {
Z*.fSmT8) const Tp t;
R3d>|`) + public :
T2Z;)e$m_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]G1{@r) template < typename T >
apF!@O^}y const Tp & operator ()( const T & r) const
AW&HWc~A {
I7 pxi$8f return t;
bsC~
2S\o }
m'KY;C } ;
y1,L0v$=} @y;N
u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l]WVgu 下面就可以修改holder的operator=了
#w*1 !
t@#sKdv template < typename T >
%O%+TR7Z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ED"@!M`1 {
<>A:Oi3^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a k@0M[d }
m 8rKH\FD} g[@Kd 同时也要修改assignment的operator()
2JYp.CJv 4wX{ N template < typename T2 >
mwZesSxB_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
XPd>DH(Yc 现在代码看起来就很一致了。
`i8osX[ &p a~Sf~ka 六. 问题2:链式操作
8*6vX! Z| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~7Kqc\/H&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。
r*N:-I~z 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。
X |.'_6l. 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。
Id
*Gs>4U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jx!)N> lInq= template < typename T >
ro6|N?' struct result_1
k[6@\D- {
G`ZpFg0Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
00Tm0rY } ;
sD1L
P ^*`{W4e] 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:
bEV
9l Z 7t 0=U template < typename T >
mAhtC* struct ref
pL]C]HGv {
C.C)&&|X typedef T & reference;
H4Ca+; } ;
>^Klq`"?g= template < typename T >
a^< struct ref < T &>
({yuwH?tH {
n <6} typedef T & reference;
LU_@8i: } ;
ilw<Q-o4( KM g`O3_16 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8Z4d<DIJ [y\ZnoB template < typename T >
X1]&j2WR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W'E!5T^ {
=5b5d return l(t) = r(t);
Vl{CD>$, }
p/:)Z_ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
D'YF[l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i6-q%%]6 "FT5]h 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
W8,XSUl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5~<>h~yJ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)-Zpr1kD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6TbDno/!' 最后的布局是:
F@kOj*5,[ Add
U#ueG / \
o{4ya jt Divide 5
95_?F7}9 / \
SIKy8?Fn _1 3
3I^KJ/)A 似乎一切都解决了?不。
'X_iiR8n@p 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
@z EEX9U 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Y$--Hp4 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:
z_*]joL JS642T template < typename Right >
g:q+.6va" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
n>Y3hY Right & rt) const
RsIEY5Q {
Q
nDy mVF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q =b.!AZy }
!aeL*`; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;wbQTp2 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。
z tHGY 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。
ibl^A= 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。
}H?8~S= 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
O4@Ki4f3A% 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?
{ Y|h;@j$ 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:
NS#qein~i %;!@\5$ template < class Action >
zG[fPD class picker : public Action
K)]7e?:Wu {
S6 $S%$ public :
WVftLIJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
r[eZV" // all the operator overloaded
k*-_CO-h } ;
8d-; ;V "monuErg& 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。
1T%Y:0 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:
G#HbiVH9 0(Vbji template < typename Right >
Z9i,#/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{v+i!a'+ {
&s"&rFFO[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wHBkaPO! }
a{L`C"rJ uw
L T$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Y`LZ/Tgk 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。
+N5G4t#.
UQ$dO2^ template < typename T > struct picker_maker
@I]uK[qd {
la8se=^ typedef picker < constant_t < T > > result;
Vvm6T@b M8 } ;
Q0gO1T template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_R1UEE3M {
,vrdtL typedef picker < T > result;
`V w9j,G } ;
3rZFN^ Nn
?B D4i 下面总的结构就有了:
o2W pi functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
k)[} 3oq picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
en=Z[ZIPO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!Wvzum@5D 至此链式操作完美实现。
=gGK24 3 (u]ft]z,-B HoT5 5v!o 七. 问题3
uz
` H 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
l'&l!D& 7\"-<z;kK template < typename T1, typename T2 >
?p. dc~tZ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.'lc[iI9)d {
x&l?Cfvv= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lBR6O!sBP }
BXa1[7Z
NRcg~Nu 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
6vX+-f 6O"Vy template < typename T1, typename T2 >
'M_8U0k struct result_2
`tVBV:4\ {
7V 4iPx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
MCurKT<pQ } ;
1ScfX\F= )P[B! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
T)3#U8sT 这个差事就留给了holder自己。
YJuaQxs K>RL GL@s~_;T6 template < int Order >
0+/L?J3 class holder;
3_fLafA template <>
cK(}B_D$ class holder < 1 >
*Sz`=U7n {
:B$=Pp1 public :
[_|iW%<` template < typename T >
J%aW^+O struct result_1
KFAB {
,T|iA/c typedef T & result;
UldK lQ8 } ;
kC01s template < typename T1, typename T2 >
?b#/*T}ac struct result_2
_L_SNjA_ {
&m'O :ZS2 typedef T1 & result;
PX?tD:,[- } ;
YCh!D dy template < typename T >
9`{Mq9J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&VR<'^> {
J0@m
Ol return (T & )r;
+O j28vR }
To}L%) template < typename T1, typename T2 >
U(3LeS;mr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PgB=<#9 {
OMJr.u return (T1 & )r1;
]
X%bU*4 }
_]j=[|q 9 } ;
cn<9!2a $ n n4 template <>
xtpD/,2 class holder < 2 >
j[iJo
5 {
U,RIr8 G public :
+ywWQ|V template < typename T >
]K XknEaxl struct result_1
;f?OT7>kN {
ovm*,La)g typedef T & result;
dXe763~< } ;
%04>R'mN template < typename T1, typename T2 >
Y
+HVn0~qz struct result_2
-<ZzYQk^h {
(cC5zv*E typedef T2 & result;
fN0D\Mu!)b } ;
w V;y]' template < typename T >
#xYkG5`lm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
],H%u2GE_ {
J#Bz)WmR return (T & )r;
$N,9e }
YlPZa3\ template < typename T1, typename T2 >
YX^{lD1Jj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q/Q^\HTk {
tSYeZ~ return (T2 & )r2;
d@C ;rzR }
ZJy
D/9y } ;
dH?pQ
uBl&|yvxB :".!6~:2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
tHJ1MDw' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h2=zvD; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;1(OC-2>d g=i|D(". return l(i, j) = r(i, j);
{[r'+=}l\S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Gps t:m
t9}$d return ( int & )i;
'v6Rd)E\z return ( int & )j;
6TfXz2D'J 最后执行i = j;
E+E5`-V 可见,参数被正确的选择了。
sUj#:X f8[2$i*cL yQou8P=% t9 &O0tpe JN|<R%hy 八. 中期总结
&hV;3"; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
9FWn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tG%R_$* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S1$\D!|1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<9@VY M$! 0ikh \+cQiN b@ qn+m lduU I]I5!\\ &[ lFc3 5 九. 简化
HL 88 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。
?W.Y
x7c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2cy{d|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:
v7&$(HJ>]L 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?KS9Dh +-*/&|^等
egr@:5QwZ{ 2. 返回引用。
r>z8DX@ =,各种复合赋值等
+XY}- 3. 返回固定类型。
f3v/Y5) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NA\,o;ka 4. 原样返回。
|d{(&s} operator,
ry7(V:ic 5. 返回解引用的类型。
$1Xg[>1g5 operator*(单目)
JmY"Ja,& 6. 返回地址。
f kP
WGd operator&(单目)
tH W"eag 7. 下表访问返回类型。
Q FX|ZsmK operator[]
rbP.N
?YU% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<D&75C# operator<<和operator>>
g2iSc (AwbZ n* 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。
yM\1n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8,B9y D \OY2| template < typename Left >
m m`:ci struct value_return
}cS3mJ {
rNgE/=X template < typename T >
{p2%4 struct result_1
_a.Q@A4' {
*qpmI9m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$1?YVA7 } ;
751\K`L Ge97e/CY template < typename T1, typename T2 >
/CX<k gz@ struct result_2
> }:6m {
}F1^gN&QF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>6rPDzW`Dx } ;
HX<5i>]0\u } ;
nk-?$'i9q ?np`RA 7J 0!vq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TF{
xFb) =)y=M!T2 下面我们来剥离functor中的operator()
;)clCm46 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,u\M7,a^ Ex<-<tY return l(t) op r(t)
kB :")$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fE^rTUtn return op l(t)
VBd.5YW return op l(t1, t2)
RrRCT.+E return l(t) op
Z~]17{x0 return l(t1, t2) op
zL7+HY*3o return l(t)[r(t)]
| @ mZ]`p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ap=M$9L' gbSZ-
ej 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:
P+Hs6Q 单目: return f(l(t), r(t));
v,2{Vr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e|{6^g<ru 双目: return f(l(t));
Xw![}L> return f(l(t1, t2));
cFuvi^n\ 下面就是f的实现,以operator/为例
6lZhV[~Z/ 4!E6|N%f struct meta_divide
.|o7YTcR: {
3S <5s} template < typename T1, typename T2 >
`FmI?:Cv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LrK6*y,z {
P/ug' return t1 / t2;
^WUF3Q**OU }
';$2j~ } ;
vB#3jI Q+uYr- 这个工作可以让宏来做:
%Rg84tz &&>OhH` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w"aD"}3 template < typename T1, typename T2 > \
3RGVH, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rL_AqSGAK1 以后可以直接用
67J=#%\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2TIZltFS0e 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
&z,w0FOre (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。。。)
kOkgsQQ r$0"Y-a H!vvdp?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
T>L6 X:d !O $EVl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`cf&4Hn class unary_op : public Rettype
Ip<STz]- {
h05
~ g Left l;
Q6DE|qnV
public :
LM<OYRB( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LqU]&AAh +F`!
Jt template < typename T >
9ft7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*^QfTKN {
uTn(fs)D return FuncType::execute(l(t));
'n.ATV, }
UT>\u
\1|T template < typename T1, typename T2 >
&@{Ba~S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0y6nMI {
2MJ0[9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
$~U_VQIA^ }
J9>uLz } ;
}Z%*gfp [}+
MZ |\elM[G"g 同样还可以申明一个binary_op
C2!POf;GdN 9[8?'`m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pn'*w1i class binary_op : public Rettype
?p6+?\H {
8Zwq:lV Q Left l;
gLu#M:4N Right r;
g.&&=T public :
|J~;yO SD binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jh}[7M 'w!Hjq]$ template < typename T >
O/0m|~`iY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g$$uf[A-SL {
4Mnne'7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
VNA VdP }
1C'lT,twl hPhN7E03 template < typename T1, typename T2 >
7GE.>h5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a^~l[HSF {
,mjwQ6:Ny return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"r.pU(uxt }
xS*f{5Hr8 } ;
0* ,r z<s]Z x|E$
f+ 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
J/ <[irC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
E!jM&\Z j DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H|Q)Tp Lk 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。
|A}E/=HPU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
p Sc<3OI 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。。。
!`Bb[BTf 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!.x(lOqf 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)
(?)".Q0 下面是修改过的unary_op
piY=(y&3 V,{ydxfB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2&06Db ( class unary_op
yO$]9 {
TzerAX^ Left l;
@[.%A;E4 l}Jf;C*j1z public :
kS3wa3bT 8?P@<Do% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.hBE&Y>\ HWD
template < typename T >
Exk[;lI struct result_1
t\u0\l> {
lSl=6R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\jZvP`.2 } ;
^!N _Nx/M 6z!?U:bT template < typename T1, typename T2 >
1JJQ(b struct result_2
RLecKw&1{3 {
LlX 7g_! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vM|?;QM } ;
n%W~+ EKq9m=Ua@o template < typename T1, typename T2 >
>wz-p
nD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!:a
pu! {
@dD70T return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(fb&5=Wzw }
="<+^$7:k 4vGkgH<, template < typename T >
WE68a!6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9`QWqu[ {
OBl-6W return OpClass::execute(lt(t));
H2|& }
t&H) :P e{c%o;m( } ;
jK3% \`o Bk~WHg>@G mgh,)=2cE( 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
B k#68p 好啦,现在才真正完美了。
}(O
7tC 现在在picker里面就可以这么添加了:
l[L\|hv'n ;40!2P8t template < typename Right >
bgL`FW i3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)r5QOa/ {
]X;Ty\UD& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_U%!&_m6 }
>jRz4% 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。
M*}C.E! pZ%/;sxYa 95[yGO>ZYz ~'=s?\I D=o9+5Slw 十. bind
eHm! 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。
F=$2Gz
'RT 先来分析一下一段例子
={YW*1Xw ! E#XmYhX= bu,Z' int foo( int x, int y) { return x - y;}
ID E3>D bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lmo>z'< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T/dchWG 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
FsTE.PT 我们来写个简单的。
qun#z$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$xa#+ 对于函数对象类的版本:
l7
j3;Ly 3[pA:Z+xx template < typename Func >
2BsMFMIw1 struct functor_trait
I[WW1P5 {
b~y1'|}g typedef typename Func::result_type result_type;
B/c_pRl; } ;
`oXUVr 对于无参数函数的版本:
G@BF<e{ Fpzps!(;= template < typename Ret >
"ALR)s,1, struct functor_trait < Ret ( * )() >
:|EM1-lwf {
U[u9RB typedef Ret result_type;
n*{e0,gp` } ;
!!%vs
6 对于单参数函数的版本:
u
B~/W $DJp|(8 template < typename Ret, typename V1 >
+^1HtI|y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~^w;`~L {
L'`W5B@ typedef Ret result_type;
aM,>LKNbQ } ;
GGo
nA 对于双参数函数的版本:
"=MRzSke3 kG:uXbUI' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
# G0jMQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l5l:'EY> {
*ukE"Aj typedef Ret result_type;
4Fgy<^94` } ;
xbxU`2/ 等等。。。
q]`XUGC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F'|D Xd!=1:: template < typename Func >
Azxy!gDT" struct func_return
^
RU"v> {
C(Yk-7 template < typename T >
APsd^J struct result_1
A=Q"IdK {
/ 9/=] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3&/5!zOg) } ;
@D[jUC$E t.v@\[{- template < typename T1, typename T2 >
S6*3."Sk struct result_2
W1w)SS {
24}r;=U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f5IO<(:E^ } ;
5#!pwjt~7 } ;
!E'jd72O >}\!'3)_ 5Y"JRWC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hp/}Z"A= #6[FGM template < typename Func, typename aPicker >
& ;ie+/B class binder_1
q*SX.A>YR {
vq
B)PL5) Func fn;
L0/0<d(K aPicker pk;
s_yY,Z: public :
nsqc^
K^ aF1pq template < typename T >
\/p\QT@mm struct result_1
KA#4iu{ {
M~t S
* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D"oyl`q } ;
Y? =+A4v 3b
(I~ template < typename T1, typename T2 >
79AOvh struct result_2
P
1X8 {
hR
Y*WL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>j{phZ } ;
DB-4S-2 $5z
O=` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
x>8=CiUE 9He>F7J:p' template < typename T >
@@9#odO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Edj}\e*-J {
SWvy<f4< return fn(pk(t));
Cp7 EJr~ }
Af pB=3 template < typename T1, typename T2 >
E)|fKds
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2~AGOx {
6Daz1Pxd+ return fn(pk(t1, t2));
-z)I;R }
!n~p?joJ* } ;
S=!3t` {<5rbsqk \/I@&$"F 一目了然不是么?
/ Li?;H 最后实现bind
*q{/`Z{wy O:"gJ4D DJr{;t$7~ template < typename Func, typename aPicker >
LGGC=;{} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:PuJF`k {
tRZCOEo4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EtK,C~C}8 }
W!
v8'T <ppM\$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
=ltT6of@o 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]e@'9`G-' P(8zJk6h), 十一. phoenix
*D!$gfa Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N%'=el4L *aT3L#0( for_each(v.begin(), v.end(),
'z0@|a (
?u{y[pI6 do_
~,Ck [
Ho9 a#9 cout << _1 << " , "
O+A/thI%*S ]
SxcNr5F .while_( -- _1),
n,SD JsS^ cout << var( " \n " )
JL45!+ )
(dv Cejc^p );
"l6v[yv _ #288`bU 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:
.YKqYN?y4 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
C
vfm ,BL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
w?|gJ*B" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
WDNuR#J? =t\HtAXn[ $q);xs template < typename Cond, typename Actor >
w0(A7L:L class do_while
xH#R_ {
usnbGkq Cond cd;
UmZ#Cm Actor act;
ig3HPlC public :
fx2r\ usX[ template < typename T >
:
&>PN,q> struct result_1
zBV7b| j {
,E2Tw-% typedef int result_type;
ORHs1/L`j } ;
]p~w`_3v i7v> 9p7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
BR*,E~% Z;`ts/?SY] template < typename T >
o Y{L0B[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*}DCxv {
&[ejxK" do
Cg^=&1| {
Sa7bl~p\ act(t);
g0NtM%
}
o5)lTVQ~~ while (cd(t));
sr1 `/
return 0 ;
" )T;3/c }
LK5,GWF; } ;
'M+iw:R__ 2&7:JM~# H`|8x4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kBg,U 8|S 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pLi_)(#z_ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
#e:cB' f 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
?_*X\En*3 下面就是产生这个functor的类:
77?/e^K\S xsn2Qn/P UPQ?vh2F2 template < typename Actor >
ZT;$aNy class do_while_actor
},zP,y:cH {
31v0V:j Actor act;
1\K%^<QY public :
] }XsP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y5gTd_- ^ur?da9z' template < typename Cond >
<=2\xJfxB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~Ry?}5&: } ;
FY1
>{Bn 9cQZ`Ex =?hGa;/rb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
},<(VhP 最后,是那个do_
%X)w$}WH Q'D%?Vg' 6jz6
class do_while_invoker
KG7 ~)g {
+ve S~ public :
oZm)@Vv; template < typename Actor >
~.\CG'g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&p|+K
XIf {
tP/0_^m return do_while_actor < Actor > (act);
b?S,% }
p,#t[K } do_;
ypyqf55gK IL*Ghq{/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4h% G %>j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
TKJs'%Q7F6 最后来说说怎么处理break和continue
;$=kfj9 :7 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。
IkW8$> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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