一. 什么是Lambda
Lmjd,t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
js"Yh 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*D2jw F4\:9ws ']2Vf]dB z!6_u@^- class filler
-"xAeI1+ {
LkJq Bg public :
85#
3|5n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-`q!mdA2 } ;
2tK~]0x l^R:W#*+U 2Di~}* 9& 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(}^N>WH jW#dUKS( i%133in L?u{v X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"-S!^h/v h:Gs9]Lvtv +iN!$zF5] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x}a?B )b nGZ8h99 \Nik`v*Pd qsp3G7\'= 二. 战前分析
Q%aF~ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
R~oY
R,L; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
A(&\wd ,'c%S|]U7 FiQ&g*=| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?T73BL= /* --------------------------------------------- */
>
U3>I^Y vector < int *> vp( 10 );
z&!o1uq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
JL_(%._J /* --------------------------------------------- */
`GqF/?i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
aEdMZ+P. /* --------------------------------------------- */
MkVv5C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^'Lp<YJs6 /* --------------------------------------------- */
6p;Pf9
f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P:6K /* --------------------------------------------- */
jR1^e$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Nkb%4ofKqu >%6j -:S # d"M(nt * g+v*q X 看了之后,我们可以思考一些问题:
o7we'1(O 1._1, _2是什么?
N/-(~r[ 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。
CPa+?__B 2._1 = 1是在做什么?
EM<W+YU 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。
u^C\aujg 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。
K'8o'S_bF R5MN;xG^ d.ywH; 三. 动工
@ ~{TL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f4<~_ZGr EO'+r[Y 9J%O$sF Q +hOW- template < typename T >
br0\O class assignment
+
,]&& {
xz@*V>QT T value;
ly!3~W public :
K&._fG assignment( const T & v) : value(v) {}
bg3kGt0 template < typename T2 >
c5f57Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
49/2E@G4. } ;
aEQrBs dG3?(}p+ vIi&D; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
QN;NuDHN 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i{:?Iw 'ay 3|e~YmZx 0* ^f
EoV :1'1n class holder
n>^9+Rx|i {
78T;b7!-C public :
zGO_S\ template < typename T >
;,/G*`81B assignment < T > operator = ( const T & t) const
P[`>*C\9c {
p^{yA"MQ return assignment < T > (t);
8oHIXnK }
E]{0lG`l } ;
y54RD/`- oMn'{+(w 8f?o?c| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
VKXB)-'L L(y~
,Kc static holder _1;
HE4S%#bH> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`T2DGv <6N3()A)%1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q\~#cLJ/
而不用手动写一个函数对象。
ieEtC,U ENYc.$r >SZuN"r8` AnsJ3C 四. 问题分析
6(Cjak+~! 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。
fb8xs< 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。
K/(Z\lL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kad$Fp39 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"H=fWz5z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
VF-[O ojWf]$^y} 五. 问题1:一致性
^*NOG\BK@ 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?|
A?ESjMy(R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<p_2&&? Y% [H: struct holder
&6Wim<* {
CwEb ? //
yK2>ou
template < typename T >
+ L5 T & operator ()( const T & r) const
78mJ3/?rC {
FP6JfI8 return (T & )r;
Zg])uM]\2i }
3v~}hV/RUy } ;
dI,H:g G~lnX^46" 这样的话assignment也必须相应改动:
Fw#wVs)@: [/cJc%{N template < typename Left, typename Right >
]%5gPfv[T class assignment
2Q/V D,yU {
WdrMp Left l;
z\IZ5' Right r;
y3 S T"U public :
Gm\jboef] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SkXx:@ template < typename T2 >
3t ]0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^\PNjj*C i } ;
`? f sU T6rjtq 同时,holder的operator=也需要改动:
49#?I:l 41XXL$ template < typename T >
b@1";+(27 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P6ugbq[x#e {
SQ`ec95', return assignment < holder, T > ( * this , t);
TkjZI}]2 }
6<Zk%[7t kL}*,8s{ 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。
YP}r15P 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#fe zUU 52Q~` t7F return l(rhs) = r;
1w?DSHe 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。
Su`]
ku' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t9kqX(! <C7/b#4>\ template < typename Tp >
m3b?f B class constant_t
nqujT8 {
3rv~r0 const Tp t;
<dhBO public :
`X wKCI constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+?[iB"F template < typename T >
v.]W{~PI2V const Tp & operator ()( const T & r) const
htqC~B{1E {
.`N&,&H return t;
`l}r&z(8 }
K}Pi"Le@W } ;
6~(iLtd# T+<OlXpL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kv3V| 下面就可以修改holder的operator=了
&uv7`VT |Q~5TL>b template < typename T >
6?jSe<4x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
W#[3a4%m {
^cYt4NHXn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
PxZMH= }
Q-S5(" /T/7O 同时也要修改assignment的operator()
t.m C q4{ so\8.(7n template < typename T2 >
xHdv?69, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!p"Ijz5 现在代码看起来就很一致了。
[kg*BaG: [U?a %$G> 六. 问题2:链式操作
0Z~G:$O/i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qeZ*!H6- 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。
u'EzYJ7 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。
~bk+JK- > 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(UrG]J*l 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#_OrS/H |zSoA=7? template < typename T >
<D M:YWNa struct result_1
i/WiSwh: {
lilF _y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GGwHz]1L } ;
Ej64^* *+'l|VaVq\ 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:
.1& F p c1Ta!p{% template < typename T >
ns1@=f cO struct ref
n*fsdo~ {
,;wc$-Z!8 typedef T & reference;
o8lwwM* } ;
e!~x-P5M` template < typename T >
}fKpih struct ref < T &>
wNm~H {
T8rf+B/.L typedef T & reference;
g{06d~Y } ;
,t_Fo-i7vI 0FD+iID 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Kzd)Z
fnD0 Fs EPM"&?h template < typename T >
A `n:q;my typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kUG3_ *1
. {
|CFTOe\q return l(t) = r(t);
DR6 OR B7 }
(*2kM| 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0<T/P+| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
wsNM'~( Mw+8p}E 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
*6e 5T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d4zqLD$A _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^d2bl,1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p94 w0_m@| 最后的布局是:
>Kc>=^=5 Add
K+_$
WT_ / \
O.8{c; Divide 5
BSu
]NOwe / \
KzC`*U[
_1 3
;ywQk| r 似乎一切都解决了?不。
7o]p0iLej 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。
/P/S0 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。
Ug^v
]B9 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:
"xV9$m> x
p#+{} template < typename Right >
"ujt:4p@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|F 18j9 Right & rt) const
)cy_d! {
-]h3s
>t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;tF7GjEp }
)0:@T)G 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T;%ceLD XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_%HyXd 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
iE$/ Rcp 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。
A"@C }f 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。
{6yiD 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?
Lc<C1I 5= 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:
W|FP j^*t GUyc1{6 template < class Action >
EI29; class picker : public Action
$iA`_H`W {
`_;VD?")*l public :
*?`:= picker( const Action & act) : Action(act) {}
G*|2qX"o // all the operator overloaded
?N|B, F } ;
YrR}55V, Uv06f+P( Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
@edi6b1W 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>#RXYDd [yF4_UoF template < typename Right >
ega< {t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:hp=>^$Y {
sGCV um} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WBA0!
g98 }
F:CqB| dB`YvKr# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P==rY5+s` 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。
gn?
~y` zA![c l>$ template < typename T > struct picker_maker
@])qw_ {
0FHX typedef picker < constant_t < T > > result;
ba 3_55] } ;
;!k1LfN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*p.P/w@1 {
$siiG|)C1 typedef picker < T > result;
g=;c*{ } ;
7ST[XLwt%} +x!V;H( 下面总的结构就有了:
u=I>DEe@c functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]~z2s;J{/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
ESZ6<!S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
b
"4W`
A 至此链式操作完美实现。
SLc6]? I hvL2zB =^P<D&%q 七. 问题3
j`\} xDg 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R0M(e@H~ mB$r>G/' template < typename T1, typename T2 >
eD* "#O)W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
".qh]RVjV {
:_tsS)Q2m return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.( vS/ }
5M~\'\; :Q\b$=,: 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Xv'M\T}6C+ bf
`4GD( template < typename T1, typename T2 >
_?3bBBy struct result_2
+>oVc\$ {
aT#R#7<Eg typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5w`v
3o } ;
YXH9Q@Gn <BQ4x.[ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6ZVJ2xs[% 这个差事就留给了holder自己。
.3,s4\.kT JQ%`]=n(/ iuq-M?1 template < int Order >
Z^AACKME class holder;
i` Es7 } template <>
X; T(?,, class holder < 1 >
:JqH.Sqk {
Cl]E rg public :
~?dPF;.6_ template < typename T >
im_W0tGvF struct result_1
S >uzW # {
EpeTfD typedef T & result;
@7%nMTZ@&v } ;
38%]GQ template < typename T1, typename T2 >
s} ,p>8 struct result_2
R\+p`n$ {
Nl7"|()e typedef T1 & result;
Fk>/ } ;
b:>(U. template < typename T >
z@$7T:H> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7vV3"uns {
|-I[{"6q$@ return (T & )r;
Y*0%lq({H }
Tc@r#!.m template < typename T1, typename T2 >
{3C~cK{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bzmT.! {
Fy<dk}@ return (T1 & )r1;
koC2bX }
~xu<xy@E } ;
5 %q26& w1aa5-aF template <>
cp2e,%o class holder < 2 >
zHr1FxD {
6d,jR[JP public :
bxO8q57 template < typename T >
2<yE3:VX struct result_1
C]-Z+9Vvv {
OUe@U;l{Z typedef T & result;
Rw*l#cr=. } ;
&D
uvy#J template < typename T1, typename T2 >
IyYC).wU} struct result_2
T<DQi {
by&#g typedef T2 & result;
1Af~6jz } ;
1A">tgA1 template < typename T >
@Wy>4B^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T?)?"b\qz {
:=^JHE{ return (T & )r;
vj^vzFb K }
;&P%A<[` template < typename T1, typename T2 >
JMw1qPJQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r<Ll>R {
xe|o(!( return (T2 & )r2;
N/Z3 EF_ }
A--Hg-N| } ;
YQiTx)_ VLc=!W} mTW0_!. 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> >。
$TL~SVHj;{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
DTt/nmKAqJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~DVAk|fc g%#"
5Kr return l(i, j) = r(i, j);
! SD? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>.SU=HG; 1/3Go97/qV return ( int & )i;
B+wSLi( return ( int & )j;
$Dd IY} 最后执行i = j;
s<xD$K~rM 可见,参数被正确的选择了。
W j/.rG&tE $k V^[ KDuM; ykxjT@[ ]0zXpMNI 八. 中期总结
?z171X0 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
GNqw]@'Yf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~9p*zC3M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ytc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D&/(Avx.
vN-#Ej.
u Zk)]=<H MSoLx' < I7nt<l! s$:F^sxb 九. 简化
pRD8/7@(B{ 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。
"CB* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@/ wJW``; 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:
T c4N\Cy 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ea=@r
Ng +-*/&|^等
,g#=pdX; 2. 返回引用。
1 +O- g =,各种复合赋值等
l];,)ddD9 3. 返回固定类型。
D!ToCVos 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/);cl;" 4. 原样返回。
f:G Zb?Wyd operator,
/,f*IdB 5. 返回解引用的类型。
DHW;*A- operator*(单目)
DT8|2"H 6. 返回地址。
KO<Yc`Fs operator&(单目)
H ZIJKk( 7. 下表访问返回类型。
3lqR(Hh3 operator[]
V{O,O,* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9Y- Sqk+ operator<<和operator>>
mrX3/e Di<KRg1W]} 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。
*
'WzIk2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
} '. l'% #qGfo) template < typename Left >
|rka/_ struct value_return
>lU[
lf+/ {
4iBp!k7 template < typename T >
KY<>S/ struct result_1
B@Ez,u5 {
29
L~SMf typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:seo0w] } ;
|Ma"B4 13I
7ah template < typename T1, typename T2 >
{j+w|;dZF struct result_2
Gmi4ffIb3 {
``)ys^V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j8$*$| } ;
3<1Uq3Pa } ;
w-2p'u['Z ns9iTU) Y'&A~/Adf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
` =RJ8u Qa~o'
下面我们来剥离functor中的operator()
6&S;Nrg9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(n05MwKu\ D+]#qS1q return l(t) op r(t)
CDQ}C=4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_{)e\n return op l(t)
$*V:;-H return op l(t1, t2)
2K'3ry)[y return l(t) op
[h+MA>%! return l(t1, t2) op
bX:Y5o49
return l(t)[r(t)]
k]!Fh^O~, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r9sW:cM:e )d!,,o 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:
6e(|t2^ 单目: return f(l(t), r(t));
w?d~c*4+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QM=M<~<Voh 双目: return f(l(t));
dq28Y$9~ return f(l(t1, t2));
INOw0E[ 下面就是f的实现,以operator/为例
.i>; ?(GH dkt'~ struct meta_divide
Mf
Dna>,Y {
w,cfSF;=tC template < typename T1, typename T2 >
.8S6;xnkC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E%t_17,=j {
im_WTZz2P return t1 / t2;
Jiyt,D*wX }
m{
.'55 } ;
"ys#%,Z Xi^3o 这个工作可以让宏来做:
7"Sw))H| <UOx >=h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$73 7oV< template < typename T1, typename T2 > \
:^tw!U%y1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j-8v$0' 以后可以直接用
m_\w) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SCs@Q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
T3,"g= (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2`tdH|Z` "5"6mw? Xp@8vu 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A9'
[x7N uo;aC$US template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fhw.A5Ck class unary_op : public Rettype
aN?{MA\ {
W+-a@)sh3Q Left l;
4HQP, public :
hqIYo
.< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z{s&myd
DvCs 5 template < typename T >
6ziiV_p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l2QO\O
I9m {
]fvU}4! return FuncType::execute(l(t));
4nQk*:p(X }
i_Dv+^&zV /. GHR template < typename T1, typename T2 >
v!n\A}^: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d0$dQg {
23 j{bK return FuncType::execute(l(t1, t2));
SQhk)S }
j&6'sg;n) } ;
2`hc0
IE .}n, WPi^;c8 同样还可以申明一个binary_op
wNMg Y AuuZWd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<7N8L class binary_op : public Rettype
qR^KvAEQSo {
\g<9_ Left l;
1ThONrxu Right r;
GxE"q-G public :
J0CEZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fmyyQ|]O" ~WXT0-, template < typename T >
FjF:Eh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#va|&QBZxM {
35I y\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
rq bX9M^ }
_9!*laR!2 8 #fzL7 template < typename T1, typename T2 >
p?(w! O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y^80@MJ {
hT4u;3xE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
gdkl,z3N3 }
7Gb1[3 } ;
SbQ Ri k~f3~- " /+2;". 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
u&/[sqx 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sk !92mQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v$c*3H.seM 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。
fq(r,h=| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4Kjrk7GAx 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。。。
^*.S7.;2o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9s\(yC8h 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)
V\Oe ]w 下面是修改过的unary_op
^%l~|w 0!X;C!v; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y2709LWmP class unary_op
i
bAZ*I {
Ncr38~;w Left l;
^% y<7>% *fyC@fI> public :
^DVj_&~ d'ddxT$GG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;AyE(|U+ W/_=S+CvK template < typename T >
F[PIo7?K struct result_1
[<SM*fQ>t {
6v~` jS%3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y,&.<Yc } ;
b<,Z^Z_ ]"bkB+I template < typename T1, typename T2 >
N2:};a[ui5 struct result_2
`L p3snS {
XQL"D)fw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#?%akQ+w } ;
Sh'>5z2 rmpx8CY" template < typename T1, typename T2 >
k8fvg4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o=i)s2 {
+ E8\g return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)6mx\t }
n';"c;Ye) -L e:%q2 template < typename T >
3=o^Vv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!z@QoD {
ZqKUz5M4 return OpClass::execute(lt(t));
*zoAD|0N }
Fx#0
:p )=VSERs } ;
K..L8#SC N)'oX3?x 86Q\G.h7 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
}#~@HM>6Z 好啦,现在才真正完美了。
U-.?+` 现在在picker里面就可以这么添加了:
`L<f15][ 7oY}=281 template < typename Right >
klHOAb1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xb#M{EE-. {
q~*3Bk~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ECHl9;
+ }
H':dLR 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。
.5=Qfvi* V[D[MZ BM bT:)% x`N_tWZ W[S4s/)mg 十. bind
=Ny&`X#F 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。
zA+&V7bvy 先来分析一下一段例子
0l#{7^e L \0nO i WBTdQG
Q6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
<3\t J bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$47cKit|k: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\(UEjlo 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。
fdr.'aMf% 我们来写个简单的。
#PYTFB% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
G<.p".o4 对于函数对象类的版本:
GRpS^%8i@ F@Bh>Vb template < typename Func >
d ; (&_; struct functor_trait
s_Y1rD*B {
9( ;lcOz typedef typename Func::result_type result_type;
M$O}roOa } ;
$<^4G 对于无参数函数的版本:
]'Y
vI!r 0gNwC~IA8 template < typename Ret >
I}oxwc struct functor_trait < Ret ( * )() >
[\N,ow,n {
b
62 o typedef Ret result_type;
51.! S } ;
rAqg<fR* 对于单参数函数的版本:
G'c!82;,? ]p3hq1u3& template < typename Ret, typename V1 >
$LUNA. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h>B>t/k? {
=x
"N0p typedef Ret result_type;
2!QS&i } ;
?_9cFo59: 对于双参数函数的版本:
/|] %0B :CEhc7gU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;6aTt2BQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z,XM|-"#<K {
1G/bqIMg63 typedef Ret result_type;
Ve>*KHDSt } ;
S3nA}1R 等等。。。
-L7Q,"a$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E"k\eZns& [sG=(~BU template < typename Func >
^T\JFzV struct func_return
Ikiv+Fq( {
k>#,1GbNZy template < typename T >
,lm.~% }P* struct result_1
e#`wshtN: {
T1m097 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W2h^ShG } ;
061@N=p8 nIVPh99 template < typename T1, typename T2 >
_$/(l4\T[ struct result_2
!?B9 0( {
Qz&I~7aoyV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xy`aR< L } ;
C/dqCUX: } ;
=g'7 xA Mj5=t:MI Ni IX^&N1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N(mhgC<O -[OGZP`8 template < typename Func, typename aPicker >
*1iJa class binder_1
drTX {
-Zfzl`r Func fn;
" ^~f.N aPicker pk;
o2? [*pa public :
l'-dB vvw6 GB,M template < typename T >
*EOIgQp struct result_1
h
&9Ld:p {
B]]_rl, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0+IJ, ;Wx } ;
04NI.Jv w#k'RuOw5 template < typename T1, typename T2 >
~$w-I\Q! struct result_2
;<0Q<0G {
bnLvJ]i) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&k(t_~m> } ;
hX\XNiCiK8 dUeM+(s1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
UzFd@W u# AR'q2/cw template < typename T >
2J rr;"r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2-nL2f!a{p {
cX"[#Em# return fn(pk(t));
'wz*GMGWC }
_m0HgLS~ template < typename T1, typename T2 >
rFZB6A<(] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5~4I.+~8 {
nab:y(]$/ return fn(pk(t1, t2));
j y{T=Nb }
@P+k7"f } ;
Y[Us"K` [~?LOH A- IpE 一目了然不是么?
Y>Q9?>}Q 最后实现bind
P"W$ZX ORlz1&hW HH+NNSRO template < typename Func, typename aPicker >
|{cdXbr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/ow/)\/} {
2qKo|'gL` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
sl-LX)*N# }
i>r4R z! ^sd+s ~xx 2个以上参数的bind可以同理实现。
w(n&(5FzB< 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。
y.5mYQA4=[ N!m-gymmF 十一. phoenix
g*\u8fpRq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"t~I;%$[ vG#|CO9 for_each(v.begin(), v.end(),
L+bO
X (
HY9H?T do_
kvv-f9/- [
~ C6<75 cout << _1 << " , "
9+h9]T:9 ]
8e)k5[\m .while_( -- _1),
fDp_W1yH cout << var( " \n " )
`zRgP# )
VkhZt7]K}B );
MX6*waQ-< +jO1?:Lr 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:
J7t5B}} 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
#*#4vMk< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+[`N|x< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&M=12>ah] Ki}PO`s o %A4wEye template < typename Cond, typename Actor >
lYT}Nc4"=" class do_while
U2/H,D {
mN@)b+~(S Cond cd;
C9x'yBDv Actor act;
nCh9IF[BL/ public :
#*,Jqr2f template < typename T >
\bqNjlu struct result_1
@JE:\ {
C\dQ6(3}\ typedef int result_type;
qqQnL[`)C } ;
FyJI@PZdI- ;SeDxyKG do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@)m[:n (\.[pj%-O template < typename T >
[yL%+I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e<YC=67n) {
+|r;t do
f(
hK>H {
fo&q/;l\ act(t);
!0c7nzjm }
.\X/o!xC while (cd(t));
zA9N<0[]o return 0 ;
~ygiKsD6b }
[=u8$5/a } ;
y.JAtsxD `r'q(M XJ?|\=] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"v/^nH 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
rIo`n2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\% !]qv 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
u9"b,].b 下面就是产生这个functor的类:
+cheLc ~xGWL%og f'\I52;FB template < typename Actor >
{}N* e"<O class do_while_actor
1sYwFr 5 {
HB {w: Actor act;
,f0cy\.? public :
\K`AO{ D@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
xO9,,w47 HGfYL')Z template < typename Cond >
+VDwDJ)lG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z
4Qz9#*"^ } ;
B{H;3{0 JVwYV5-O<0 m/=,O_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8<0H(lj7_ 最后,是那个do_
E,shTh%&~ K:z|1V x^8x z5:O class do_while_invoker
dwv xV$Nt {
#p&iH9c_ public :
91E!4t}I template < typename Actor >
6vro:`R ? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ruS/Yh {
k )Z? return do_while_actor < Actor > (act);
.sAcnf" }
qnyFRPC } do_;
{3yzC ]x:>~0/L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VhT4c+Zs 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-5>K
pgXo\ 最后来说说怎么处理break和continue
PDREwBX 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。
'|':W6m, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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