一. 什么是Lambda
g?|Z/eVJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
SVZ@'X\[M 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,
G>:v1lde ;F-
mt( Y iVnMn1h *jQ$\|Y class filler
H!0m8LCnb {
Z&?4<-@6\p public :
U/PNEGuQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}|/A &c } ;
Z # (Z @dz )H]L/n 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
i._RMl5zg Fs~*-R$ x>mI$K(6M 3n)Kzexh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8mmnnf{P 4".I*ij ,[p pETz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
UAz^P6iQ`~ u0<yGsEGD |AE{rvP{@ D=vw0Q_3Y3 二. 战前分析
#b&tNZ4!_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
pam9wfP 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|15!D I74Rw*fB h{_\okC> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2o9B >f&g /* --------------------------------------------- */
CG@Fn\J vector < int *> vp( 10 );
49>b]f,Vc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4 a&8G /* --------------------------------------------- */
^HR8.9^[1u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M]k Q{( /* --------------------------------------------- */
xMQ>,nZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
At[Q0'jkc /* --------------------------------------------- */
|*w)]2Bl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:zo5`[P /* --------------------------------------------- */
1yz%ud-l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V:j^!* E<tR8='F Eo^m; p5 "(W;rl
看了之后,我们可以思考一些问题:
ha;fxM] 1._1, _2是什么?
+1yi{!j1 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
L ?;UcCB 2._1 = 1是在做什么?
Kyk{:UnI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
G"m0[|XH Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
oB!Y)f6H1 UkD\ma (y?F8]TfM 三. 动工
_kRc"MaB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p{_*<"cfYn |S).,B XZ8rM4
] U!Zj%H1XQ0 template < typename T >
lr;ubBbT class assignment
iex%$> " {
h*y+qk-!\g T value;
$Yu'B_E6p public :
gloG_*W assignment( const T & v) : value(v) {}
|uz<) template < typename T2 >
<Qv/#
k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\reVA$M[ } ;
tboQn~&4 '{~[e** WvF{`N 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Q\IViM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;*zLf 9i 5*A5Y E- ^1c7\"{ RFS}!_t+| class holder
aqk$4IG {
Op9 ^Eu%n public :
re%XaL template < typename T >
Hicd
-' assignment < T > operator = ( const T & t) const
F-o?tU {
k kD#Bb return assignment < T > (t);
C[%&;\3S@ }
NL
` } ;
yc9!JJMkH nG5\vj,zB 3t.!5L 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
v4E=)? 'l\PL1 static holder _1;
Hci>q`p# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
iNl<<0a
Z R=[@Oi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2uT6M%OC 而不用手动写一个函数对象。
UE5,Ml~X ";&PtLe _~CJitR3 0e#PN@ 四. 问题分析
Z/: yYSq 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
E Lq1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
;c]O *\/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z<!A;.iD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
r6Vw!^]8u8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;aD~1;q \VIY[6sn\M 五. 问题1:一致性
>{~xO 6H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
WdS1v% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wTR?8$ I*o6Bn
|D struct holder
H'k~; {
[];wP'* //
,MJddbcg template < typename T >
[cEGkz T & operator ()( const T & r) const
9'~qA(=.? {
&,PA+# return (T & )r;
!F~1+V>zP }
bxxLAWQ( } ;
Hr}"g@ < B [YyA 这样的话assignment也必须相应改动:
FdnLxw [bo"!Qk% template < typename Left, typename Right >
iKu3'jZ/O class assignment
tFn[U#' {
=Oh$pZRymu Left l;
nXfz@q Right r;
O,^s)>c public :
Yyd}>+|<, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!~F oy F template < typename T2 >
S{2;PaK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8'3&z- } ;
u&o4?]6 G.XxlI} 同时,holder的operator=也需要改动:
a(O@E%|u <bCB-lG*Kb template < typename T >
jZidT9[g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
U)-aecB! {
avG#0AY return assignment < holder, T > ( * this , t);
\,p?pL<' }
)q4nyT>M G='`*_$ 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。
.^F&6'h1H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U{lf$ `aX+Gz? return l(rhs) = r;
\j)c?1*$ 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。
$$4flfx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
BIx*( &e).l<B template < typename Tp >
buzpmRoN) class constant_t
'CqAjlj {
RB""(< const Tp t;
<T.R%Jys public :
<)O#Y76s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q\!"FDOl4 template < typename T >
n@bkZ/G const Tp & operator ()( const T & r) const
+J| LfXgB {
5"U5^6:T return t;
/ M]P&Zb | }
{*CG&-k2D } ;
BBX/ &d8n qx >Z@o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;{iTSsb 下面就可以修改holder的operator=了
uW[AnQ1w Z9% u,Cb template < typename T >
Pk5\v0vkg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>yVrIko {
^56D)A= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3#udzC }
V5h_uGOD e>!]_B1ad 同时也要修改assignment的operator()
5gx;Bp^_ *) \y52z template < typename T2 >
5$Kv%U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$E:z*~? 现在代码看起来就很一致了。
AoxORPp' 4TU\SP8sM 六. 问题2:链式操作
E:\#Ur2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8?EKF+.u| 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。
|4aU&OX 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。
5f@&XwD9 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。
9
s2z=^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FRPdfo37 T DPQ+Kg_ template < typename T >
G6Wa0Z struct result_1
g;o5m} {
TK>~)hc} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
l!j=em@ } ;
7X$pgNRx/a DBvozTsF~ 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:
ep48 r> |z}VP-L template < typename T >
.bh7 struct ref
UY.o,I>s {
|P9)*~\5 typedef T & reference;
@frV:% } ;
O py{i#> template < typename T >
5PpS/I:on struct ref < T &>
3v#F0s| {
T0@<u typedef T & reference;
DYZk1 } ;
gK *=T wz:,gpH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!14v Ovj4{ cZ.p template < typename T >
@v/Ae_q! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0Y~5|OXJ {
1Sns$t%b return l(t) = r(t);
q8e] {sT'! }
[zrFW
g6N 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。
a*_"
nI&lr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
sC :.}6 Y{4nBu 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
#iD`Bg!VXc _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PEKXPFN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BH$hd|KD< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
URr{J}5 最后的布局是:
2'ws@U}lR Add
J}@.f-W\j / \
_t X1z^ Divide 5
J6zU# / \
C6tfFS3bq _1 3
7.yCs[Z 似乎一切都解决了?不。
hx~rq`{ 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。
-7I%^u 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。
J]NMqiq 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:
'J0Ea\,if0 Fl==k template < typename Right >
`[_p,,}Ir assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`Z2-<:]6&a Right & rt) const
,;h}<("q {
X4bZ4U* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?*QL;[n1 }
AY9#{c>X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
IJZx$8&A 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。
ZtI@$ An 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。
Fcn@j#[J 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。
B-$ps=G+z 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。
\tU[,3
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?
P$/Y9o
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:
m\ @Q} W=K+kB template < class Action >
sg<c1 class picker : public Action
a7z%)i;Z {
Nqj5, 9*c public :
w(odgD picker( const Action & act) : Action(act) {}
. // all the operator overloaded
Oj7).U0;# } ;
5*y6{7FLp A{Y/eG8 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。
Ht~YSQ~:y 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:
t0ZaI E WsmP]i^Q template < typename Right >
8/|1FI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7 z+Ngt' ! {
4_ZH Y?VRd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T'14OU2N{Y }
(6)X Fp& V67<Ky> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&:=[\Ws R 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。
)EsFy6K: "!o|^nN, template < typename T > struct picker_maker
S"Ag7i {
n1y*`5! typedef picker < constant_t < T > > result;
wqt/0,\ } ;
1(a+| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O]9PYv=^ {
%/K;!'7 typedef picker < T > result;
Mbxrj~ue } ;
}pT>dbZ 4+N9Ylh 下面总的结构就有了:
,LDdL 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。
#4^D'r>pJ 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。
~H626vT37 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)dRBI)P 至此链式操作完美实现。
KC-@2,c9V };~I#X YD;"_yH 七. 问题3
v<]$,V] 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。
9E |
Fk9ME template < typename T1, typename T2 >
8ao>]5Rs3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ztaSIMZ {
^ Mq8jw(2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P)06<n1">Z }
%T~LK=m +?C7(-U> 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:
8wzQr2: 5S%#3YHY2 template < typename T1, typename T2 >
}vX/55 struct result_2
n'<F'1SWv {
b5UIX Kim typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g;</ |Z } ;
pIvr*UzY {9h`h08?z 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?
RV6|sN[x> 这个差事就留给了holder自己。
@?[}\9dW |\h<!xR }H9V$~}@- template < int Order >
$7&t`E)qY class holder;
WeS$$:ro template <>
P<R'S class holder < 1 >
PWN$x`h g[ {
7V;wCm#b public :
>L88` template < typename T >
9*xv
,Yz8 struct result_1
-T .C?Q g {
<Lfo5:. typedef T & result;
LhtA]z,m } ;
G\H |\i template < typename T1, typename T2 >
U$6(@&P! struct result_2
>Te h ?P {
[kPF J f typedef T1 & result;
kBJx`tjtp } ;
)E=~
_`XO template < typename T >
oJor
]QY K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JA6#qlylL {
t;)`+K#1: return (T & )r;
,gn**E }
~5wT|d template < typename T1, typename T2 >
%9`\7h7K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K}Rq<zW {
@"BkLF return (T1 & )r1;
;Qdw$NuW }
JCZ 5q9b } ;
eRvnN>L ](sT,' template <>
]s^Pw>/` class holder < 2 >
4lF?s\W: {
A$XmO}+ public :
rn%q*_3-o template < typename T >
B-EDVMu struct result_1
'jd fUB {
2/#%^,Kb2 typedef T & result;
@N+6qO} } ;
3`DwKv`+ template < typename T1, typename T2 >
aj@<4A=; struct result_2
'mU7N<Q$qQ {
9|1J pb typedef T2 & result;
RI-)Qx&!f } ;
g)Dg=3+> template < typename T >
/WJ+e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
""u>5f {
dI$M9; return (T & )r;
'"o&BmF }
Fd/.\s template < typename T1, typename T2 >
cuo'V*nWQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zkmfu~_) {
2vx1M6a)L return (T2 & )r2;
Vrx3%_NkQ }
dSw%Qv*y } ;
=hDFpb,mr $g!~T!p= ^h\Y. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
x^P ~+(g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9a lMC 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c6f[^Q%#j w@"l0gm+u[ return l(i, j) = r(i, j);
\rY<DxtOq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m*Q*{M_e e:kd0)9 return ( int & )i;
_vgFcE~E@ return ( int & )j;
QpC,komLJ 最后执行i = j;
}Gg:y? 可见,参数被正确的选择了。
E{B=%ZNnm mDJN)CX STY\c5 dyMj=e l/F'W} 八. 中期总结
6Om)e=gU/ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
huw|J<$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1pT-PO3= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+9d]([Lx 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.S=^) zOzobd ^jxV `(@}O?w!1 I? o)X! (#`1[n+b`x 九. 简化
v?en-,{A 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。
r^,XpRe&M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qS{E+) P 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:
s#*T(pY 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[h^>Iq
(Z +-*/&|^等
mFdj+ &2\ 2. 返回引用。
eH9Ofhsry =,各种复合赋值等
/<WK2G 3. 返回固定类型。
Hp!c\z; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N akSIGm 4. 原样返回。
~xSAR;8 operator,
ollk {N 5. 返回解引用的类型。
sq~9
l|F operator*(单目)
A:-r2;xB 6. 返回地址。
q!+&|F operator&(单目)
L 2k?Pl 7. 下表访问返回类型。
<5wk~|@t operator[]
S"wn0B$" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t'pY~a9F operator<<和operator>>
sa26u`? [^4)3cj7} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
9X- w5$< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
sWc_,[b s
v}o% template < typename Left >
D#I^;Xg0h struct value_return
u6#=<FD/} {
1!4-M$- template < typename T >
{+V]saYP struct result_1
eXdE?j {
Z+G.v=2q< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
zj9)vr`7 } ;
/\0rRT WK<:(vu. template < typename T1, typename T2 >
6pCQP
c*A struct result_2
tin5.N)"z {
5RysN=czA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<@puWm[p } ;
>m-VBo } ;
g} /efE V{yP/X
/P>t3E2c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZgP~VB0)$ 1'G&PX 下面我们来剥离functor中的operator()
+=Q/'g
首先operator里面的代码全是下面的形式:
|\W9$V i:coNK)4 return l(t) op r(t)
qP}187Q1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+%%Ef] return op l(t)
}+{?
Ms return op l(t1, t2)
7|/Ct;oO: return l(t) op
$yA>j (k4 return l(t1, t2) op
x&kM /z?/ return l(t)[r(t)]
+"i|)yUYy} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K_" denzT+ TOe=6Z5h 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:
/#C}1emK 单目: return f(l(t), r(t));
t(RJc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\69h>h 双目: return f(l(t));
{Hu@|Q\~& return f(l(t1, t2));
<V~B8C!) 下面就是f的实现,以operator/为例
~7$4w# of0 _,?<r&>v6 struct meta_divide
KT>eE {
Ac2,A> template < typename T1, typename T2 >
\pVmSac, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z{N~AaY {
-szSA return t1 / t2;
Gz,?e]ZV }
eq!>~: # } ;
>$RQ P d"=&Az| 这个工作可以让宏来做:
l
7XeZ} S $:i%\7= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wIbxnn template < typename T1, typename T2 > \
\@}G'7{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fy6<KEea 以后可以直接用
oE
H""Bd DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9[5qN!P;y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
jgW-&nK! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5C|Y-G T.}wcQf&* e@ mjh, 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
E<~Fi.M;\ o^!_S5zKe. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!'jZ
!NFO class unary_op : public Rettype
Xj Rk1~ {
Biva{'[m Left l;
RI[=N:C^ public :
j+9;Cp]N V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`Nnaw+<] =1vl-*uYh template < typename T >
Nf!g1D"U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`+\6;nM {
hn-!W;j return FuncType::execute(l(t));
/Z ?$!u4I }
Bo#,)%80 zJ=lNb?q template < typename T1, typename T2 >
l@irAtg4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l:i&l?>_ {
RnaxRnXVR return FuncType::execute(l(t1, t2));
J2BCaAwEP, }
2&,jO+BqE@ } ;
tpY]Mz[J v><c@a=[ :]rb} 1nLB 同样还可以申明一个binary_op
`k.Tfdu)K aob+_9o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cS2PrsUx class binary_op : public Rettype
;J>upI {
kF@Z4MB}yr Left l;
VL?sfG0 Right r;
$1E'0M` public :
<3)k M&.B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-`8pahI +v.<Fw2k# template < typename T >
]<xzCPB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V'q?+p]
a {
_u{z$; return FuncType::execute(l(t), r(t));
3T= ?!|e }
;(3!#4`q(] )z^NJ'v4( template < typename T1, typename T2 >
E^`-:L(_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]wZlJK`K {
(6crWw{3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#>ob1b| }
81}JX } ;
(B^rW,V[R tgVMgu .}c&"L;W 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
&Yklf?EZ>Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
i<b-$9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DuMzK%
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
(k^o[H F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,6 IKkyD 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
gWu<5Y=C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DP8%/CV!* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
lS96Z3k"SB 下面是修改过的unary_op
Due@' }1#prQ0F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z}a9%Fb class unary_op
fjd)/Gg {
}ip3d m Left l;
0g`$Dap p>l:^-N;f public :
I'E7mb<2 {ew;
/; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M-8`zA2 KjNA PfL template < typename T >
@Cml^v@`L struct result_1
}3}H} {
aJ"m`5]=% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*N&~Uq^ } ;
sR4B/1'E o* ~aB_ template < typename T1, typename T2 >
f}t8V% ^E struct result_2
<2SWfH1> {
g.*DlD%% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M5kw3Jy 5 } ;
CUN1.i<pk8 .]e_je_ template < typename T1, typename T2 >
)`BKEaf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p/U{*i]t {
~Z~V:~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o1?S* }
x']Fe7nv
Gsu?m template < typename T >
Rc vp@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ij,Rq`}l {
#,9s\T return OpClass::execute(lt(t));
\c}pzBFd }
aH?+^f"D \iP5.3C } ;
_CMNmmp`e 7Fx0#cS"\ Yi j^hs@eV 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
hXh nJ 好啦,现在才真正完美了。
Ae[fW97 现在在picker里面就可以这么添加了:
SLW|)Q24 akFT 0@9 template < typename Right >
7^7Jh&b)/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w{*PZb4 {
\(MIDCZ@- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^
-4~pDv^ }
E/zclD5S 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。
6f:u AFwG );zLgNx, !z1\#|> Z(XohWe2 3
"iBcsLn 十. bind
"AP$)xM-: 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.e5d#gE0 先来分析一下一段例子
;0U*N &
f %P7qA |\W53,n9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
4f&"1: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
? G`6}NP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)$ h!lAo 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。
as(/
>p 我们来写个简单的。
>=4(' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J 5(^VKj 对于函数对象类的版本:
{- &`@V S=gby template < typename Func >
"x vizvR struct functor_trait
U:z5`z! {
]q~bi<E9W typedef typename Func::result_type result_type;
F{4v[WP) } ;
$A`m8?bY 对于无参数函数的版本:
dVUe!S` W4,'?o template < typename Ret >
('{aOiSH struct functor_trait < Ret ( * )() >
_, E/HAX {
Cs(sar:7 typedef Ret result_type;
@C<ofg3E } ;
&)jq3 对于单参数函数的版本:
_RIlGs\. bZ_TW9mq template < typename Ret, typename V1 >
pztfm' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mITNx^p4f {
'#XT[\ typedef Ret result_type;
9a @rsyX } ;
sopf-g: 对于双参数函数的版本:
51u\am'T @dUN3,} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Rx.v/H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:0,yq?M {
4BSqL!i( typedef Ret result_type;
$}.+}'7$ } ;
1+gF fKq 等等。。。
h!ogH >S~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
damG*-7Svx tS>^x template < typename Func >
LP=y$B struct func_return
"g)V&Lx#X {
t>AOF\ template < typename T >
=7JSJ98 struct result_1
y%X!l(gQ {
5|=J\Lp2I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9|lLce$ } ;
WrSc@j&Ycv 0QT:@v2R template < typename T1, typename T2 >
Fuzb4Df struct result_2
\+#EO%sN1% {
y|)VNnWM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_3:%b6&Pz } ;
]'"Sa<-> } ;
641P) bU}v@Uk x\U[5d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l=b!O !\<a2>4$T template < typename Func, typename aPicker >
<gFa@at class binder_1
vc&v+5Y {
E*u*LMm Func fn;
BvsSrse aPicker pk;
oOaFA+0x public :
|?#JCG lOp.cU template < typename T >
[{Jo(X struct result_1
:-5[0Mx= {
W;yc)JB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ROmmak(y8 } ;
-2; 6Pwmv 6^WNwe\ template < typename T1, typename T2 >
bY2R/FNL= struct result_2
3i7EF. {
w;gk=<_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s*[
I"iE } ;
.whi0~i uE41"?GS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
In^mE(8YO >7PQOQMW' template < typename T >
=T,Q7Dh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9-/q-, {
aTTkj\4 return fn(pk(t));
RARA _tii }
gK QJ^a\! template < typename T1, typename T2 >
5, ,~k= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|y[I!JdR {
V:GypY) return fn(pk(t1, t2));
A4!X{qUT- }
6{buel(|e } ;
Wu^Rv- xA )gEE7Ex?
C3{hf 一目了然不是么?
?a3wBy 最后实现bind
+7}^Y}( aWIkp5BFj T2MC`s|` template < typename Func, typename aPicker >
)b #5rQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o 2Nu@^+ {
[M[<'+^* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8Y.qP"s }
v*?8 :>:} JFVx& 2个以上参数的bind可以同理实现。
6[3Xe_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/iFn=pk1? ANFes*8j 十一. phoenix
IQ@9S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
D{6y^@/ ?"mZb#% for_each(v.begin(), v.end(),
K2zln_W (
ywAvqT, do_
dGYR
'x [
M; wKTTQy cout << _1 << " , "
l.o/H| ]
1~c\J0h)d .while_( -- _1),
A.vAk''(}+ cout << var( " \n " )
{&,p<5o )
j|[rT^b@ );
1`K-f
m) {6v.(Zlh$ 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:
TQT3]h6 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
bO\++zOF operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^x\VMd3*w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q*UHzE:LI bW6| &P}X ~i"=:D template < typename Cond, typename Actor >
F<,pAxl~@ class do_while
3p=Xv%xd {
T;92M}\ Cond cd;
uaF-3 Actor act;
oZiW4z*Wh public :
k~8-Eu1 template < typename T >
ik(Du/ struct result_1
%]_: \! {
7HDc]&z typedef int result_type;
HLW_Y|QaFo } ;
'z.
GAR ^~H{I_Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@KTuG ?. <R]m( template < typename T >
{s
mk<NL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u2oS Ci {
zWC| Qe do
vTK%4=|1}! {
}ssV"5M act(t);
>[;W~* }
-wXeue},> while (cd(t));
Mp`$1Ksn return 0 ;
{$z54nvw$ }
1%+-}yo< } ;
qSvV|G :hZM$4 ~S/oW89 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bFG~08Z ,d 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。
XPX?+W=mv 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。
(SyD)G\rj 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
W#F9Qw 下面就是产生这个functor的类:
Hh1_zd| XGB\rfvS @ b!]Jw template < typename Actor >
-Q n-w3~& class do_while_actor
9>~pA]j% {
cW:y^(X ii Actor act;
`j>5W<5q\ public :
^cYB.oeu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#hxYB 5skN'*oG template < typename Cond >
Xf`e 4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
u}iuf_ } ;
G!Zb27u+ 5bLNQz\WJ 1p}H,\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。
oVvA`} 最后,是那个do_
=
wD#H@ h uyWheR [7vV#s3kJ class do_while_invoker
Uj(0M;#%o+ {
62sl6WWS3 public :
PQ4mNjXN template < typename Actor >
RsZj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
sUG!dwqqd {
3(WijtH return do_while_actor < Actor > (act);
+HS]kF H }
eN=jWUoCh } do_;
J~2SGXH)^? 9hA`I tS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hp~q!Q1= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cU6*y!}9 最后来说说怎么处理break和continue
B]X8KzLu 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。
^lHy)!&A 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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