一. 什么是Lambda
)%MBo.NL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
97Q!Rot 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,
4e%SF|(Y'h %"KBX~3+Kj w^ DAu1 ~&yaIuW< class filler
j;+nnpg {
4p1{Ady public :
@NyCMe;] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[n:R]|^a } ;
;- cq#8S wwpvmb Wg$MKc9Vy[ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
pkxW19h*0 #D>8\#53V/ 90ORx\Oeo 4Yn*q~f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h[lh01z N86Hn]# 5 TnECk 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#v~5f;[AAs 9JUlu #K4wO!d Fe/*U4xU 二. 战前分析
FJ2^0s/" 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2^:5aABQ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
3F4I{L GQ[\R&]q< /#Xz+#SqY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9wI1/> /* --------------------------------------------- */
RWoa'lnu
vector < int *> vp( 10 );
C"F(kgL transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8<g5.$xyz /* --------------------------------------------- */
#cmj?y() sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7,(:vjIXd /* --------------------------------------------- */
].Et&v int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k@wxN!w; /* --------------------------------------------- */
zb9$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7%?A0%>6G /* --------------------------------------------- */
yt<K!=7& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^ 5UIbA( Qb SX'mx< c5t?S@b "0]i4d1l 看了之后,我们可以思考一些问题:
V=
.'Db2D 1._1, _2是什么?
W{0<ro` 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。
D vK}UAj= 2._1 = 1是在做什么?
r<~1:/F|
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。
av5lgv)3 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。
+:^tppg Q*lZ;~R bx5X8D 三. 动工
X"[c[YT!%[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>Ks| yNJ TYB^CVSZ P [gqv3V D+k5e= template < typename T >
o,X ? class assignment
FfP Ce5) {
7[8PSoo T value;
J.*dA j public :
km8[azB o assignment( const T & v) : value(v) {}
+='.uc_ template < typename T2 >
j[c|np4k\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0h#' 3z< } ;
Gh@QR`xxc c"fnTJXr79 P+oZS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{E!$<A9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#Ok*Or *xt3mv/<z OHH wcJ 7N W**a\[~$ class holder
&%INfl>o7. {
QPdhesrd- public :
x==%BBnO% template < typename T >
a[t2TjB assignment < T > operator = ( const T & t) const
pYVQ-r%QF {
ku?i[Th return assignment < T > (t);
WzZb-F }
Z.rKV}yjY } ;
0h$23. mNs&*h} S^~GI$ 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:
>D*L0snjV L%N|8P[ static holder _1;
\/'u(|G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
72Ft?;R N0/DPZX7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bm.%bA>
而不用手动写一个函数对象。
&|55:Y87 5H>[@_u+: y<.1+TG n Hy| 四. 问题分析
_kgw+NA&-H 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。
wD"Y1?Mr 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。
\~U8<z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M2mte#h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
s8eFEi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
W}nD#9tL rsA K0R+ 五. 问题1:一致性
HPm12&8, 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?|
C:z K{+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@
Al\: hesL$Z [ struct holder
^P\(IDJCo {
?r#e //
EubF`w$KWX template < typename T >
.J'}qkz~ T & operator ()( const T & r) const
T/uj5pMG {
Wu9@Ecb return (T & )r;
Al6)$8]e }
%Qrf
] } ;
vt@.fT#e 27G6C`} 这样的话assignment也必须相应改动:
TU7 Qt< LEWeybT template < typename Left, typename Right >
8`kK)iCq class assignment
CR&v z3\Q {
-dZ7;n5&_ Left l;
0vt?yD Right r;
`/8Dmg public :
%fo +Y+t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U,~\}$<I template < typename T2 >
gI<TfcC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5fA<I _ D } ;
h /@G[5E k*[["u^u] 同时,holder的operator=也需要改动:
Kbrb;r59 E9YR *P4$ template < typename T >
|fOQm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{-09,Q4[& {
IXe[JL: return assignment < holder, T > ( * this , t);
z* "zXLC }
uL\ B[<: L"P$LEk 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。
SBgBZm}% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V*2uW2\} D:/^TEib return l(rhs) = r;
VkZrb2]v 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。
>/Gz*. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
db'Jl^ Zchs/C 9{ template < typename Tp >
2X!O ' class constant_t
&2d^=fih {
K}L-$B*i const Tp t;
`rN,*kcP public :
I>B-[QEC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|^[]Oy= template < typename T >
2I*
7?` const Tp & operator ()( const T & r) const
Q
&<:W4N* {
O=?WI
return t;
J 6D?$ }
$0~H~- } ;
s=h '%vb&a!.6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#H fvY}[o 下面就可以修改holder的operator=了
@7e h/|Y, ?suNA template < typename T >
s{4|eYR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
# y%Q{ {
;!v2kVuS] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R'`q0MoN1 }
n*D-01vYP XXBN
Nr_CK 同时也要修改assignment的operator()
)
wtVFG >7[.
{Y template < typename T2 >
3Un
q
9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n,q+EZd 现在代码看起来就很一致了。
}1VxMx@ )7l+\t 六. 问题2:链式操作
e)]9u$x 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jeXv)} 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。
K[!OfP 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。
p%pM3<p 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。
8D@H4O. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q\cH+n)C s<Px au+A template < typename T >
=iO K($ struct result_1
[*GIR0 {
.$pW?C 3e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iZ} w>1 } ;
|2z?8lx xb1 i{d 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:
>~8;H x].d OOA%NKV template < typename T >
7p}J]!Z struct ref
CZe0kH^:{ {
e[.c^Hw typedef T & reference;
jT}3Zn } ;
Vf9PHHH| template < typename T >
,\laqH\ 1% struct ref < T &>
\
'G%%%;4 {
~w_4
nE typedef T & reference;
4wk-f7I( } ;
GVhO}m h
U\)CM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+LuGjDn0 EhL
8rR template < typename T >
KJ M:-z@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^m8T$^z> {
Dvbrpn!sk return l(t) = r(t);
yr?*{; }
`@1y|j:m 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。
lO3W:,3_a 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dfl| 6R S<HR6Xw 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
&/R`\(hEA _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
- e0C
Bp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
VO r*YB& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K(@QKRZ7[ 最后的布局是:
g S xK9P Add
booth}M / \
itClCEOA Divide 5
~'>RK / \
E^B*:w3 _1 3
"h?;)Ye 似乎一切都解决了?不。
K;moV| j 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。
[-C-+jC 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。
\i_y(; 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:
db#QA#^S |`d,r.+P7 template < typename Right >
['~j1!/;6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'?7th>pC Right & rt) const
i i&{gC {
b Lag&c) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~_<I}!j/B }
$.{CA-~%[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
f0H
5 )DJf 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。
;sJUTp5\h 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。
7yp7`|,p 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。
yZkHBG4 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。
e[_W( v 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?
,Fo7E 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:
dJID '2a Xvu|ss template < class Action >
y
Nb&;E7 H class picker : public Action
o"J>MAD {
O0OBkIj public :
0s )B~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
i\hH .7G1 // all the operator overloaded
f[v~U<\R } ;
R-nC+)^ uMOm<kn 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。
%SORs(4 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:
7
+A-S9P) bU'{U0lM template < typename Right >
{.F``2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kw)@[1U {
wXw pKm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iC- ?F
cA }
Bfhw0v]Z GB Oz,_pw Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
F%QZe*m[ 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。
p_h)|*W{ ^,S\-Uy9 template < typename T > struct picker_maker
d.y2`wT {
eveGCV;@ typedef picker < constant_t < T > > result;
]}z;!D> } ;
:(tSL{FO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q)JG_Y.p {
Z-[nHSf typedef picker < T > result;
cy)b/4h@ } ;
R:=C FkJa+ZA 下面总的结构就有了:
Kp,}7%hDw! 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。
H{|a+ 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。
;-84cpfu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N,v4SIC@ 至此链式操作完美实现。
dbU h.0Y!'? 5MY+O\ 七. 问题3
V+M2Gf 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。
bm1+|gssn cGSoAK template < typename T1, typename T2 >
W}B4^l ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MU5@(s3B? {
H -('!^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$s2Ty1 }
etF?,^)h=g VuTH"br6 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
K@xp! +kCVi template < typename T1, typename T2 >
(2vR8 struct result_2
N{n}]Js1D- {
6_/oVvd typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'>FJk`iI } ;
H8yc< KLBV(`MS 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
TnET1$@qr* 这个差事就留给了holder自己。
YLk; ^? ]RHR> =; PHRc*G{ template < int Order >
?#]K54? class holder;
$eQ_!7Gom$ template <>
8OC5L1 class holder < 1 >
#|^7{TN
{
5r/QPJ<h public :
6suB!XF; template < typename T >
Bv"Fx*{W struct result_1
WH :+HNl1d {
L;.6j*E* typedef T & result;
'qLk"
} ;
j9C=m"O template < typename T1, typename T2 >
5n;|K]UW struct result_2
p}uTqI {
M64zVxsd typedef T1 & result;
.FK'TG } ;
Ne/jvWWN template < typename T >
/:dVW"A| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y.rHl4 {
AG)N^yd return (T & )r;
[:$j<}UmB }
'T[=Uuj" template < typename T1, typename T2 >
q|2{W.P5qi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;}IF'ANA {
Z91gAy^z< return (T1 & )r1;
FM9b0qE }
W#'c6Hq2c } ;
7-Rn{"5 RhyI\(Z2q template <>
qcke8Q class holder < 2 >
q p|T,D% {
,G1|]
~ public :
U0u @[9! template < typename T >
y5?T`ts,# struct result_1
Cq1t[a {
t&SJ!>7_c typedef T & result;
7d/wT+f } ;
Wf_aEW&n template < typename T1, typename T2 >
,: w~- struct result_2
[K13Jy+ {
If6wkY6sR typedef T2 & result;
P>euUVMPz4 } ;
9In&vF7$ template < typename T >
H_;Dq* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
` 2|~Z
H {
eFXxkWR) return (T & )r;
-a3+C,I8g }
fh$U" template < typename T1, typename T2 >
En6fmEn&;o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a[s%2>e {
3]'=s>UO>^ return (T2 & )r2;
ni@D7:h }
v)N6ZOj*C } ;
#Vn=(U4}!_ y=9a2[3Dz -j3 -H& 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> >。
bXq,iX 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2 T{PIJg3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~'fa,XZ< BO[Q"g$Kon return l(i, j) = r(i, j);
X_s;j5ur 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#CV(F$\1{ 2 )RW*Qu;+ return ( int & )i;
e_]1e7t return ( int & )j;
i )3Y\u 最后执行i = j;
4)2*|w 可见,参数被正确的选择了。
Ms1\J2 * VW\ ygpC1nN d;lp^K
M tP!sOvQ: 八. 中期总结
j K[VEhs 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:
a-!"m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1I3u~J3]/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
l0D.7>aj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a0)+=*$ 1b3Lan_2
4EB$e? eV9:AN }K= K1:F{* 2SG|]= 九. 简化
^0{S!fs 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。
m_rR e\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e7#=F6 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:
=5Q;quKu^5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
vp mSzh +-*/&|^等
rLL;NTN+/ 2. 返回引用。
]v_xEH}T =,各种复合赋值等
MW*}+ PCY 3. 返回固定类型。
iXl1S[.l 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
DA@
{ d-A 4. 原样返回。
[&3"kb operator,
NlcWnSv 5. 返回解引用的类型。
,7%(Jj$
^ operator*(单目)
;o^m"I\y 6. 返回地址。
1}ZBj%z4l operator&(单目)
/4~RlXf@ 7. 下表访问返回类型。
pNiqb+^nz operator[]
7KM!\"PM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_IlL'c5 operator<<和operator>>
(OG@]|- /-|xxy 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。
mz\m^g3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`}Q;2 F 5,Q('t#J template < typename Left >
8#Z$}?W struct value_return
q6_1`Ew {
#UWQ (+F template < typename T >
tQFFt,) struct result_1
uDoSe^0 {
7gQt
k typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r1?LKoJOn } ;
A{+ZXu} -;~_]t^a template < typename T1, typename T2 >
wkm
SIN: struct result_2
^E:;8h4$9 {
.!6ufaf$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
nQ~q-=,L } ;
uwQ4RYz } ;
,MvvW{EY MPL2#YU/a 1}ToR= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[e^i". ;N1FP* 下面我们来剥离functor中的operator()
k2+Z7#2n 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}<Me%`x" ?1412Tq5 return l(t) op r(t)
+M.|D,wg2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rW6w1 return op l(t)
*v5y]E%aW return op l(t1, t2)
a9qZI return l(t) op
g)p[A 4 return l(t1, t2) op
_%L3?PpF" return l(t)[r(t)]
X@D3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E;|\?> 5
+
Jy
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:
Sv>aZ 单目: return f(l(t), r(t));
x)Th2es\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4@W.{|2~ 双目: return f(l(t));
K
6G n return f(l(t1, t2));
fsmH];"GD 下面就是f的实现,以operator/为例
Sqge5 v
?PQiVL struct meta_divide
R1m18GHQ {
,}|V'y template < typename T1, typename T2 >
?<}qx`+%Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.ZJh-cd {
d
z\b]H] return t1 / t2;
Wex4>J<`/ }
ypifXO;m7 } ;
iH$N HfH Uis
P
8/k 这个工作可以让宏来做:
X>B/DT 4{Ak| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y\)w# template < typename T1, typename T2 > \
l3MH+o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wGxLs>|
4 以后可以直接用
Ip0Zf? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
D2mB4 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
vaU7tJ: (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。。。)
+I~?8* rLXn35O g!QumRF 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
aOuon0 W>Kwl*Cis" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*>#cs#) class unary_op : public Rettype
z&:[.B {
u,]yd* Left l;
df)1}/*L public :
BA5= D>T- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y7Ub~qU ZN1p>+oY! template < typename T >
bpILiC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~@O4>T+VW {
. =5Jpo return FuncType::execute(l(t));
#}Cwn$ }
0t&H1xsxX sg y template < typename T1, typename T2 >
kO#`m] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)}aF=% {
4~/6d9f return FuncType::execute(l(t1, t2));
-I*A `M }
kr/h^e } ;
loB/w{r*x WI9.?(5q 7l p VK] 同样还可以申明一个binary_op
u rOG Oa$ .G]# _U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,ym;2hJ class binary_op : public Rettype
#(H_w4 {
R}VL UL$ Left l;
I6fpXPP). Right r;
-a[{cu{ public :
>tzXbmFp; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_7 ;^od=C yKI.TR# template < typename T >
V Y3{1Dlf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yp)U'8{h c {
w~&]gyf return FuncType::execute(l(t), r(t));
K6U>Qums }
{Vm36/a :&%;s*-9 template < typename T1, typename T2 >
#Q"vwek typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gpu?z-) {
g2]-Q. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O /&%`&2 }
a< EC]-nw } ;
Uu+C<j&- M&FuXG% |gz,Ip{ 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
t;]egk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bM-Rj1#Lo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
:I('xVNPz 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。
/z5lxS@# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#V6
-* 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。。。
\_E.%K 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fz3*oJ' 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)
/WfVG\NF 下面是修改过的unary_op
g@k9w{_
(ZK >WoV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jhG7sS| class unary_op
DE ws+y-* {
m=}X$QF`^ Left l;
\sd"iMEi C":\L>Ax public :
DO1{r/Ib.{ Oy&'zigJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E2IV R]C2^ q1Sm#_7 template < typename T >
}D+8K struct result_1
zf~zYZSr {
t]
wM_]+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m-RY{DO+ } ;
Ji[g@# (do=o&9pm template < typename T1, typename T2 >
hhGpB$A struct result_2
%b;+/s2W {
j!\0Fyr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u2]g1XjeG } ;
#:|?t&On JZzf,G: template < typename T1, typename T2 >
hH}/v0_ jb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%Be[DLtE" {
SWb5K0YRn return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>EtP^Lu~f_ }
HW726K* dA/o4co template < typename T >
l|A8AuO*? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mqp68% {
(dF;Gcw+ return OpClass::execute(lt(t));
;;!{m(;LS} }
:, [!8QP #ya|{K } ;
3SDWR@x& qk,y |7p *^6xt7 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
*hs<Ez.cC 好啦,现在才真正完美了。
p0y?GNQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
7RE6y(V1 B:4qW[U# template < typename Right >
~^~RltY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FM"BTA:C {
~#_$?_/( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lMez!qx,= }
N>%KV8>{L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
@ ^cgq3H' [;?{BB )]>
'7] i b^DV9mO4J 8'"/gC{ 十. bind
%@93^q[\2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
NoZ4['NI\ 先来分析一下一段例子
:TYzzl43 8;\tP29
jnzz~: int foo( int x, int y) { return x - y;}
KH>sCEt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<S@mQJS!y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
vC<kpf! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
}|"*"kxi! 我们来写个简单的。
`OReSg
2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%GCd?cFF 对于函数对象类的版本:
D.R|HqZ 8sF0]J[g{ template < typename Func >
;To+,`?E;q struct functor_trait
UN?T}p-
oF {
C%?D E@k typedef typename Func::result_type result_type;
{_ho!OS> } ;
{C0^D*U: 对于无参数函数的版本:
"rDzrz }_ :#fE template < typename Ret >
=tRe3o0( struct functor_trait < Ret ( * )() >
lEbR) B, {
il cy/ typedef Ret result_type;
1qKxg } ;
k>;r9^D 对于单参数函数的版本:
i-s?"Fk W<N QUf[= template < typename Ret, typename V1 >
7K]U|K# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h9w^7MbO {
wQrPS typedef Ret result_type;
?Gv!d } ;
`)!2E6 = 对于双参数函数的版本:
+6)kX4 2j/1@Z1j= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&Yks,2:P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%3#I:>si {
p9}c6{Wp typedef Ret result_type;
|XA aKZA } ;
t2%@py*bU 等等。。。
2X;0z$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y#Za|nt V<NsmC=g template < typename Func >
b:5%} struct func_return
[xs)u3b {
QRZTT qG template < typename T >
HD8"=7zJk struct result_1
grfdvN {
KYmWfM3^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M|E2&ht } ;
19w,'}CGk &B7+>Ix, template < typename T1, typename T2 >
?)o4 Kt'h struct result_2
y7IbE {
(zro7gKked typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?r'TH/> } ;
(VXx G/E3 } ;
];{l$-$$ O$umu_ L!b0y7yR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
. I&)MZ>n &~JfDe9IS template < typename Func, typename aPicker >
g*r{!:,t class binder_1
VRQbf {
B/9<b{6 Func fn;
IU'!?XVo aPicker pk;
C(1A8 public :
>?{iv1 N7HbOLpM template < typename T >
6[3Ioh struct result_1
Zj+}T {
Vq)gpR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X6N]gD } ;
V.QzMF"o L3=YlX`UL template < typename T1, typename T2 >
<&Y}j&( struct result_2
J,0WQQnb {
q%kj[ZOY$] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<j1d~XU} } ;
l;{N/cS NtA|#"^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G0;EbJ/& WP@JrnxO\` template < typename T >
<;,S"e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\`Ph=lJO {
D@rn@N return fn(pk(t));
! N"L`RWD }
g"dZB2`C template < typename T1, typename T2 >
\l=KWa 3Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q1ABnacR {
}2BH_
2 return fn(pk(t1, t2));
[>M*_1F }
C>`.J_N } ;
9*TS90>a ox\B3U%`p} &W)+8N,L 一目了然不是么?
[;IDTo!<> 最后实现bind
K7[AiU_I X@h^T>[" LcpyW=)}"V template < typename Func, typename aPicker >
%M;_(jda picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rMXOwkE {
/!{A=N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(9YYv+GGd* }
|<$<L`xoe O2'bNR 2个以上参数的bind可以同理实现。
B
)1<`nJA 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
msqxPC^I _L:i=.hxN 十一. phoenix
5fj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bDh:!M kP}hUrDX5 for_each(v.begin(), v.end(),
Fyh?4!/. (
T)Zt'M do_
mSw?2ba [
An8%7xa7 cout << _1 << " , "
=ve*g& ]
.^W\OJ`G .while_( -- _1),
(Xr_ np @ cout << var( " \n " )
ENYF0wW )
9#EHXgz );
Q0L@.`~ m>abK@5na 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
7{Ki;1B[w 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
x8pbO[_| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S`W'G&bCj
那么我们就照着这个思路来实现吧:
a$xeiy9 ,>QMyI
hv =;k+g?.@I template < typename Cond, typename Actor >
ni"$[8U class do_while
tkdBlG]! {
k binf Cond cd;
:p\(y Actor act;
B
\_d5WJ< public :
Hn#GS9d_? template < typename T >
"J8;4p struct result_1
;Txv-lfS {
u6iU[5 typedef int result_type;
56bud3CVs } ;
EZ%w= ~<2 IIR$H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
hr_9;,EPh OD?y template < typename T >
$IxU6=ajn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#90[PASx {
jIx8k8 do
^6)GS%R {
m{bZRkt act(t);
jSwtf }
5q(]1|Sei while (cd(t));
Z#OhYm+y return 0 ;
!^)wPmk }
`?zg3GD_ } ;
o[bE sFQ4O- SM M1/M}~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+{")E) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
<fC@KY># 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
S'
(cqO}=F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
@)W(q5)}9" 下面就是产生这个functor的类:
.pS&0gBo\ PcHSm/d0e jb|mip@`
< template < typename Actor >
%1-K);SJ class do_while_actor
e-CNQnO~ {
kf%&d}2to Actor act;
v"P&`1=T public :
_pz,okO[V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
K0EY<Ltq ]6$,IKE7 template < typename Cond >
h`wMi}q'D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
54q4CagFq } ;
H&w:`JYDL3 w(76H^e ID67?:%r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/9x{^ 最后,是那个do_
v229H< _ztZ>' ,op]-CY5 class do_while_invoker
g>2aIun_Q {
==QWwPpA public :
hpbwZ template < typename Actor >
(C8 U do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
doP$N3Zm {
s?QVX~S" return do_while_actor < Actor > (act);
\#4m@ }
?M *7@t@ } do_;
gM4P j[W r4O|() 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IDy_L;'`* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>5)<Uv$ 最后来说说怎么处理break和continue
D(y+1^> 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。
f~w>v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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