一. 什么是Lambda
53efF bo 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JB.f7- 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,
.YYfba#{
jd]Om
r! %mKM9>lf# [\eh$r\ class filler
1vw[{.wC {
c'#w 8V public :
jpijnz{M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%
NSb8@ } ;
WUnz ?wM{NVt#- M&au A
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
(R^X3 >Pa&f20Hp ndW]S 7 aY:u-1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QX`Qnk|Y .8[*`%K> 2z*EamF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u*n%cXY;J/ Q8d-yJs& 2h=QJgpCG !q]@/<= 二. 战前分析
":igYh 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
jimWLF5Q5" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
o/dj1a~U Twq/Y07M /O`<?aP% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GN0s`'#"3% /* --------------------------------------------- */
GpwoS1#)0| vector < int *> vp( 10 );
opaRk.p transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
T~D2rt\ /* --------------------------------------------- */
/9QC$Z):< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,M?K3lG\g[ /* --------------------------------------------- */
G!<-9HA5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:<QmG3F /* --------------------------------------------- */
/TEE<\" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@1c[<3xJT /* --------------------------------------------- */
Gf<f#.5y
, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h85kQ^% cPp<+ ts +H**VdM6s aGz$A15# 看了之后,我们可以思考一些问题:
*xV 1._1, _2是什么?
k]"DsN$ 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。
+"?O2PX 2._1 = 1是在做什么?
_Dq,\} 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。
I?R?rW 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。
E7`Q=4@e `z1E]{A *S= c0 三. 动工
YiGSFg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A7enC,Ey ~q,Wj!>Ob h anS8 /6@$^paB template < typename T >
/RBIZ_ class assignment
wf""=; {
J#) %{k_ T value;
Qj3l>O public :
U
UYx-x assignment( const T & v) : value(v) {}
t2Y2v2 J template < typename T2 >
OhW o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XGcl9FaO} } ;
/oC@:7 L43]0k aS/ MlMf 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[]<N@a6VA> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
OhiY < QdK
PzjA Lg2z `uv I~T~!^}U class holder
K06x7W {
(X/dP ~ public :
XJ6=Hg4_O template < typename T >
5c 6 9M5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y*-dUJK-` {
p"|0PlW return assignment < T > (t);
6QX2&[qWS }
P*g:rg } ;
=y]FcxF /c!@ H(^) Q7(I' 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
HSlAm&Y\ Rc#c^F< static holder _1;
UI_u:a9Q/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
f"aqg/l V]6CHE:BS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.q5WK#^ 而不用手动写一个函数对象。
3)3$ L DgGG*OXY r#\Lq;+-B wvPS0] 四. 问题分析
B
j z@X 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。
UO}Yr8Z; 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。
Z3N^)j8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HC>MCwx=r 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!"bU|a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jPmp=qg"q }]+k 五. 问题1:一致性
XpT+xv1`; 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?|
j!/=w q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nD}CQ_C J9q[u[QZ9O struct holder
9k3RC}dEr {
-jcgxQH53 //
?h3t"9 template < typename T >
f;]C8/ W T & operator ()( const T & r) const
VPUm4%?p$
{
]<:qMLg return (T & )r;
M:R|hR{=* }
(x1 #_~ } ;
_)-y& 4&wwmAp^ 这样的话assignment也必须相应改动:
/5j]laYK) R y"N_Fb template < typename Left, typename Right >
rk< 3QXv class assignment
Ht&%`\9s {
W,|JocDq Left l;
N5Ih+8zT Right r;
u8b^DB#+W public :
k*!f@ M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SoNT12> template < typename T2 >
/tu\q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y9X1X{ } ;
JXk<t5@D Gp}}MGk 同时,holder的operator=也需要改动:
*IV_evgM7 DRmN+2I template < typename T >
"cx#6Bo| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k?qd
-_sC {
9t_N9@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
ER)to<k }
y({ EF~w X$9
"dL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
#uCE0}N@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#6F/:j; H*vd return l(rhs) = r;
#ByrX\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.Uh|V- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Bb@m-+f b";D*\=x template < typename Tp >
BiCC72oig class constant_t
BM_Rlcx~ {
g:
,*Y^T const Tp t;
z P=3B%$ public :
hVdPO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=` KV),\ template < typename T >
CK#SD|~: const Tp & operator ()( const T & r) const
4A\>O?\ {
mxkv{;ad return t;
Nk@a g) }
(#5TM1/A } ;
9t o2V P=PVOt@
b 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^>tqg^ 下面就可以修改holder的operator=了
^K`Vqo kbKGGn4u template < typename T >
oV=~Q#v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xe9V'wICp( {
,<,#zG[. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
v5g]_v*F }
,n\'dMNii >TB Rp,;r 同时也要修改assignment的operator()
D<UX^hU
I%gDqfdL template < typename T2 >
~Lf>/w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Dvz}sQZ 现在代码看起来就很一致了。
z2DjYTm[~ e!.r- v9 六. 问题2:链式操作
?^3Q5ye 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-9@/S$i 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
_{ f7e^; 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ua
HB\Uc 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{((|IvP` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6gN>P%n Sz3Tp5b template < typename T >
<Q|(dFr`v struct result_1
H;=++Dh {
>+E
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H6/C7 } ;
t)h{ w"v `zBQ:_3J_ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
\Czuf 1KWGQJ%%s template < typename T >
Ki{]5Rz struct ref
ts=KAdcJ {
|JRaskd typedef T & reference;
fx`oe } ;
&R~)/y0] template < typename T >
l7M![Ur struct ref < T &>
!
:XMP*g {
+(qs{07A$ typedef T & reference;
(HD=m,} } ;
;0 No@G;z %}x$YDO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p:@JC sH= bX*c-r: template < typename T >
*&A/0]w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^ua8Ya {
IQya{e return l(t) = r(t);
Y,;$RV@g }
((T0zQ7= 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。
Y]-7T-*+t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
yYri.n q{*4BL' 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
g (:%E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`SH#t3
5, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xHo
iu$i6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q@"mL
最后的布局是:
Mu?hB{o1 Add
U6M3,"? / \
vx&r Divide 5
vbT,!
cEm / \
X
\GB:#:X _1 3
cm!|A)~ 似乎一切都解决了?不。
1y)|m63& 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。
$&l}
ABn 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
B]-~hP OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
a$K.Or} 8LZmr|/F* template < typename Right >
z/&2Se: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!J@!P?0. C Right & rt) const
1tMs\e- {
yu>DVD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{Hp*BE
}
A,4|UA?- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=5QP'Qt{O 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。
7Ne`F(c 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。
k25:H[ 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。
F7r!zKXZ 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。
xct{Tv[FO 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?
?k7z5ow 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:
ZI8*PX%2 f4Yn=D=_ template < class Action >
Eoo[)V#x{ class picker : public Action
X$<s@_#1 {
_ 3l ci public :
$aFCe}3b< picker( const Action & act) : Action(act) {}
et$VR: // all the operator overloaded
N7b+GqYpF> } ;
bZB7t`C5 {xGM_vH1 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。
nhm)P_p 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:
w>]?gN?8Fe 0F495'*A template < typename Right >
#EO@<>I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
D V {
mT7B#^H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>4.K>U?0FC }
ZB5:FtW4 2;z~xR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'fqX^v5n 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。
+@ FM~q 0^L>J"o template < typename T > struct picker_maker
K9*vWoP' {
[K\Vc9 typedef picker < constant_t < T > > result;
I)B+h8l72< } ;
ds*N1[
* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1j9R^ {
|\lsTY&2 typedef picker < T > result;
X &z|im'd } ;
yFYFFv\? /5l"rni 下面总的结构就有了:
=Z3{6y}3p 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。
N'8u}WO 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。
^{IF2_h" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_>G. 至此链式操作完美实现。
N}j]S{j}' q$|Wxnz g p2S 七. 问题3
CTG:C5OK 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
w=ib@_:f cILI%W1 template < typename T1, typename T2 >
V+A9.KoI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f6I$d< {
lhx"<kR4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TQ/EH~Sz }
6 cF~8 b.LMJ'1 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:
p-6Y5$Y YKUb'D:t] template < typename T1, typename T2 >
p>g5WebBN struct result_2
:"vW;$1
} {
?F^$4: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-kGwbV} } ;
H8'q Y X6hp} 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
_uYidtxo= 这个差事就留给了holder自己。
M/O
Y
"eL un)YK lBpy0lo# template < int Order >
z154lY}K class holder;
H n^)Xw
template <>
z(8:7 G class holder < 1 >
yobcAV` {
(R9{wGV [ public :
/:+f5\"-b template < typename T >
dHzQAqb8J struct result_1
2`Ojw_$W7 {
}MCh$ typedef T & result;
@L 9C_a } ;
3tt3:`g template < typename T1, typename T2 >
+.EP_2f9 struct result_2
K1gZ>FEY|N {
RZ6[+Ygn typedef T1 & result;
]52.nxs~ } ;
uZg[PS=@!X template < typename T >
7 K5D,"D;1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@MoBR. {
@U 6jd4?) return (T & )r;
,Vc>'4E- }
|+aUy^ template < typename T1, typename T2 >
=hP7Hea(N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fuz'! {
Ue=Je~Ri;9 return (T1 & )r1;
w|k?2 ?& }
mr6 ~8I } ;
+D@+j z>6hK:27 template <>
(\I9eBm class holder < 2 >
Fhk 8 {
\C&[BQ\ public :
}MiEbLduN template < typename T >
eXYf"hU, struct result_1
dPm_jX {
%3:[0o={d typedef T & result;
*6`};ASK } ;
C9FzTg/c template < typename T1, typename T2 >
n9w(Z=D\ struct result_2
PsMp&~^ {
Sc/\g typedef T2 & result;
S=@bb$4-T } ;
HPus/#j'+ template < typename T >
!P"@oJ/Yy_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JS^QfT,zE {
E5+-N return (T & )r;
d$gT,+|vu }
>* )fmfY template < typename T1, typename T2 >
9 \lSN5W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(oxMBd+n1 {
(rE.ft5$9 return (T2 & )r2;
xe&w.aBI> }
SmUj8?6" } ;
/n3Qcht ^D5+S`V QUO'{;, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?heg_~P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
O,[9E 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8JFvz(SK> 8-u #<D . return l(i, j) = r(i, j);
nSr_sD6" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Py~1xf/ "2=v:\~= return ( int & )i;
>|1$Pv? return ( int & )j;
:?P>))vT% 最后执行i = j;
(Zz8 ldO 可见,参数被正确的选择了。
1$#1 xh:A*ZI=7 2/>u8j mFgrT 9-"!v0[' 八. 中期总结
V]5MIiNl 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
HPc~wX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:%4N4|
Q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
v
vzP t.ag 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HDYWDp _zK
~9/5 ^r@,(r6w ey@{Ng# eqSCE6r9x !!+LFe4su 九. 简化
Eyq4w 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
1}Th@Vq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:ggXVwpe 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
M)"'Q6ck= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-A^o5s +-*/&|^等
nt_FqUJ 2. 返回引用。
<)a7Nrc\T =,各种复合赋值等
L]*5cH 3. 返回固定类型。
)8`i%2i= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)W/_2Q. 4. 原样返回。
D!V~g72j operator,
m Eg3.| 5. 返回解引用的类型。
KU^|T2s% operator*(单目)
t\WU}aKML 6. 返回地址。
3Dx@rW\ operator&(单目)
Zd}12HFq 7. 下表访问返回类型。
M=54xTh0Y operator[]
"$.B@[iY@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kjF4c6v operator<<和operator>>
,B#*<_?E5 &S39SV 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。
=9;b|Y"aQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0|6Y%a\U 7l4}b^>/` template < typename Left >
88VI
_< struct value_return
48_( 'z*> {
30YH}b#B template < typename T >
|$Cfm} struct result_1
bO*hmDt {
'=(D7F; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Rh%A^j@ } ;
0jt@|3 6OR) 97 template < typename T1, typename T2 >
a4mRu|x struct result_2
sB!6"D5 {
OBf$Z"i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
TQykXZ2Yb) } ;
oA8A
@,-L } ;
t$b5,"G1 nG$+9}\UlP <Ira~N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\hdil`{> @O|`r(le 下面我们来剥离functor中的operator()
o1k+dJUd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
XePGOw))O |d,bo/: return l(t) op r(t)
2J (nJT" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`Ue5;<K-/ return op l(t)
4 ]ko return op l(t1, t2)
E)|Bl> return l(t) op
X<H{ return l(t1, t2) op
-wVuM.n(Z return l(t)[r(t)]
nd[Ja_h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZH`(n5 $-.*8*9 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
39d$B'"<1 单目: return f(l(t), r(t));
Sbeq%Iwm. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D~M*]& 双目: return f(l(t));
03_M+lv return f(l(t1, t2));
>Bu_NoM 下面就是f的实现,以operator/为例
|v<4=/. 'Er\68 struct meta_divide
9m<%+S5& {
(hh^? template < typename T1, typename T2 >
PS0/Ok static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)-h{0o {
["e;8H[K)% return t1 / t2;
v^;vH$B }
CAmIwAx6; } ;
a-AA$U9hj 2`> (LH 这个工作可以让宏来做:
b`ksTO`}x Lhrlz,1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1^ iLs template < typename T1, typename T2 > \
cQsSJBZ[v5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Wys$#pJ 以后可以直接用
Z-yoJZi DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$e.Bz` 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
d[*NDMO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
G&`5o*).bb }:[MSUm5 ,b?G]WQrHs 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
t3C#$> bJkFCI/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
02)Ybp6y class unary_op : public Rettype
ad52a3deR {
@}uo:b:Q Left l;
"{3MXAFe public :
lE!.$L*k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L(X}37 ca,c+5 template < typename T >
j 20mZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=vDpm, {
vV*/"'> return FuncType::execute(l(t));
s?fEorG
}
(a~V<v" V8b^{}nxt template < typename T1, typename T2 >
tf1Y5P$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QUF1_Sa {
T+FlN-iy) return FuncType::execute(l(t1, t2));
]iZ-MG)J }
6;Mv)|FJF } ;
IxY!.d_s|~ ,S~A]uH' Zc*#LsQh.` 同样还可以申明一个binary_op
`_"?$ v2F 2d<`dQY{l3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q~X}&}UT class binary_op : public Rettype
`qZ@eGZ
z {
1 -R4A7+3 Left l;
5j _[z|W2 Right r;
"L9pFz</ public :
LrV|Y~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WckWX]};S En0hjXa template < typename T >
eEeK ]8@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h9~oS/%: {
'%a:L^a? return FuncType::execute(l(t), r(t));
+Lo,* }
_$oE'lat wqyF"^It" template < typename T1, typename T2 >
W=,]#Z+M; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gpCWXz')i {
3v)``
n@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P+ 0-h }
w"
A{R } ;
5)gC< W@~a#~1O YCyh+%Q( 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|;YDRI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0X%#9s~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'/Xm%S 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
mrlhj8W?! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
jW}hLjlN 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
S^~
lQ|D 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^YEMR C 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
=DI/|^j{; 下面是修改过的unary_op
Ul:M=8nE% x0xQFlGk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
quFNPdP class unary_op
Q*/jQC {
MhN8'y( Left l;
~e+pa|lO m .^WSy public :
Sqla+L* ket"fXqJX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2*zMLI0. So#>x5dL template < typename T >
IZxr;\dq6
struct result_1
.L_ Hk {
CW~c<," typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,){WK|_ } ;
Z'c9xvy5 gq+#=!(2 template < typename T1, typename T2 >
&lB>G[t struct result_2
x|3G}[= {
gE6{R+sp typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G\*`%B_ n } ;
=n MAw&` 'Y>@t6E4 template < typename T1, typename T2 >
q}J Eesf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sQT<I]e {
>7QC>ws% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[uu<aRAg3O }
}9L;|ul6 f7 zGz template < typename T >
!]#;' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2Vg+Aly4D {
"^Vfo$q return OpClass::execute(lt(t));
e]smnf }
e41r!od 8jgamG } ;
mB*;> rF
. Oo 0 QeD ;GzG 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
FdMTc(> 好啦,现在才真正完美了。
Oa7jLz'i 现在在picker里面就可以这么添加了:
4% 2MY\ f >\~h,SLL template < typename Right >
i7xBi:Si picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oo!JAv}~ {
2sT\+C&H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@86I|cY }
A)D1
#,0 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。
[u/W h+ (e[8`C `HsI)RmX O@,9a~Ghd 5=P*<Dnj 十. bind
RMBPm*H 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。
UQ+!P<>w
先来分析一下一段例子
<z-+{-?z~ ~*ll,<L: &, WQr int foo( int x, int y) { return x - y;}
-l q,~`v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-{S:sK.o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O.OSLezTQ 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。
|j7{zsH 我们来写个简单的。
A$o ?_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
P:v|JER
对于函数对象类的版本:
5U%a$.yr VY'1
$ template < typename Func >
/}RW~ax struct functor_trait
SFa~j)9'n {
.06[*S typedef typename Func::result_type result_type;
;bes#|^F } ;
f;%\4TH? 对于无参数函数的版本:
mEDi'!YE" @wO X</_g template < typename Ret >
lAx^!#~\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
##qs{s^] {
ER*Et+> typedef Ret result_type;
[78^:q-/0 } ;
Cw&U*H 对于单参数函数的版本:
=9#cf-? ':_1z5 template < typename Ret, typename V1 >
uvj`r5ei struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e2$k
%c~ {
K,L typedef Ret result_type;
<46fk* } ;
UqaV9 对于双参数函数的版本:
@b"J FB| *S=zJyAO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
khtYn.eaL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qx<h rC0Z& {
OMVK\_oXo typedef Ret result_type;
\dw*yZ^ } ;
Fb9!x/$tGV 等等。。。
LHJjPf)F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_qQB.Dzo: ;UG]ckV- template < typename Func >
E8s&.:;+ struct func_return
p8a\> { {
6`Af2Y_ template < typename T >
beCTOmC struct result_1
?oO<PR}y {
E||[(l,b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2dUVHu= + } ;
?go+oS^ O4i5fVy{ template < typename T1, typename T2 >
^%pM$3ov struct result_2
J}UG{RttI {
8Qt'Y9| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:;(zA_- } ;
'8b/TL } ;
'Bv)UfZ 0kdPr:B Q0 |p"E0av 最后一个单参数binder就很容易写出来了
kxp, ZP Vx6/Rehj template < typename Func, typename aPicker >
ni$S@0 class binder_1
,AO]4Ec {
#A '|O\RGP Func fn;
%8a886;2 aPicker pk;
SsE8;IGH public :
3j
iSvrfI w[S!U<9/ template < typename T >
`Z:5 E struct result_1
|3A/Og {
=6sL}$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:"4Pr/}rT } ;
gI SP . 2HemPth template < typename T1, typename T2 >
,#FK3;U struct result_2
|E YJbL;1% {
,c;u] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(79y!&9p } ;
v0yaFP#kG q{?ku!cL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g5
J[ut cJnAwIs_e` template < typename T >
A@kp`- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B4 cm_YGE {
`T
gwa return fn(pk(t));
w,t>M_(N }
^\z.E?v% template < typename T1, typename T2 >
^ MUSq( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I-QaR {
$H9+>Z0( return fn(pk(t1, t2));
*hP9d;-Ar }
H |1owmbD } ;
YB^[HE\#y fJb<<6C Aqwjs
3 一目了然不是么?
~e,D`Lv 最后实现bind
>>ncq$ &3SQVOW ~T r
pv`% template < typename Func, typename aPicker >
G8y:f%I!b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}w0>mA0=H {
S+d@RMdes return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ZZ<uiN$ }
aP%2CP~_ P
$rAHtr 2个以上参数的bind可以同理实现。
dA`. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
PfaBzi9?f S+mZ.aFS0z 十一. phoenix
"pDwN$c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1 h.=c cK;,=\ for_each(v.begin(), v.end(),
S}/?Lm} (
{R2gz]v4 do_
!ys82 [
s)=fs#% cout << _1 << " , "
s<i& q {r ]
H8V${&!ho .while_( -- _1),
VOkEDH cout << var( " \n " )
hP=^JH )
tFY;q##z );
O>Vb7`z0< Z'P>sV 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%nTgrgS(= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
q K sI}X~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)%4%Uo_Xm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a@ E+/9 7X
h'VOljB 3fS+,>s\O template < typename Cond, typename Actor >
4,8=0[eRG class do_while
7~2b4"& {
=l % Cond cd;
@a08*"lbp Actor act;
5J d7<AO_ public :
OJ (ho&(( template < typename T >
<5R`E( struct result_1
i8F^ N= {
7oPLO(0L typedef int result_type;
qq%\ } ;
z=}@aX[ _Eus<c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~uF%* 8JOfx template < typename T >
(;f7/2~` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?-40bb {
=Kq/EDe do
G~SgI>Q {
5pJ)OX act(t);
Q.3oDq }
cs'ylGH while (cd(t));
^hG
Y,\K9 return 0 ;
BoJYP }
So&an ! } ;
^
:%"Z& o5!"dxR ^Z?X\t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Pm2T!0 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
f L @rv 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
I%.96V 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gmU_# J%~ 下面就是产生这个functor的类:
9ghZLQ .~)[> wzLR]<6G template < typename Actor >
c$X0C&m class do_while_actor
yv.Y-c= {
[@SLt$9" Actor act;
5|&:l8= public :
q+A^JjzT do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ix+===6 KmuE#Ia template < typename Cond >
<SiD m-=E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"qL4D4 } ;
deD%E-Ja kbqG) a&>Tk% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Vb${Oy+ 最后,是那个do_
b`x7%?Qn . '3&!#3 ' 0iXx class do_while_invoker
[kdt]+'+ {
S@AHI!"h=V public :
X!+#1NPM template < typename Actor >
%s.hqr,I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mL\j^q,Y {
)` nX~_'p return do_while_actor < Actor > (act);
| aH;@V }
"=cWcztiP } do_;
@"M%ZnFu d/Q}I[J.u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
//c<p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8&15kA 最后来说说怎么处理break和continue
goYRA_%cX 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。
0\G`AO;D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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