一. 什么是Lambda
M+X>!Os 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l I&%^> 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,
IS`1}i$1% T-)Ur/qp @;iW)a_M pJC@}z^cw class filler
o*2TH2 {
sjpcz4|K public :
(Yz EsY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fZ2>%IxG} } ;
P;D)5yP092 }ZMbTsm sT"U} 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:
%t&n%dhJ Y%v?ROql z116i?7EnV zkXG%I4h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)_P|_( VC
"66\d& eeX^zaKl] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w(O/mUDX \$Xo5f< 12\h| S~ C0o0
l> 二. 战前分析
`+[e]dH 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。
-iu7/4!j 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
]de'v e"u=4nk WQ/H8rOs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3 8>?Z]V /* --------------------------------------------- */
c"w}<8
vector < int *> vp( 10 );
YGP.LR7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
TAbd[:2{F /* --------------------------------------------- */
]sBSLEie
' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v\>!J? /* --------------------------------------------- */
tG(# &54 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
.lVC>UT /* --------------------------------------------- */
XK[cbVu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lwEJ)Bv /* --------------------------------------------- */
\2(Uqf#_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`9a %vN "oZ-W?IK E l+BJh1^ JivkY"= F 看了之后,我们可以思考一些问题:
7e\g 1._1, _2是什么?
}W{rDc kv 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。
$2Y'[Dto\ 2._1 = 1是在做什么?
^z#'o 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
413,O~^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V!#+Ti/w4 3.M<ATe^ :<ye:P1s 三. 动工
{&,9Zy]"S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m6J7)Wp L&O!"[++ T
`x:80 TwBwqQ)t template < typename T >
b/IT8Cm3 class assignment
km1{Oh {
QR<z%4 T value;
}gQ FWT public :
S(kj"t*3 assignment( const T & v) : value(v) {}
\.+.VK template < typename T2 >
J%d\ 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m\>531& } ;
U)~?/s{v w5 nzS)B:u s`W\`w} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
CL{R.OA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~kUdHne( (q'w"q j KE3/sw0 G+N&(: class holder
T
9Jv {
>S4klW=*I public :
pI2g\cH> template < typename T >
LaL.C^K assignment < T > operator = ( const T & t) const
UxI0Of&: {
M>hHTa?W return assignment < T > (t);
,7:_M>-3g }
=Nn&$h l } ;
t(69gF\" Fm(~Vt;%u |=H*" ( 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:
cI)T@Zg_o+ \ .HX7v static holder _1;
<k)@PAV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
//63?s+ aa:Oh^AJy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
__HPwOCG7 而不用手动写一个函数对象。
e;KZTH; 'EFSr!+ 23XSQHVx d#yb($HAJ 四. 问题分析
MxMrLiqU6l 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/ sI0{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
S-{3'D[Nj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2_@vSwC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!e?;f=1+E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8&FnXhZg4 "Ka2jw, 五. 问题1:一致性
X]6Hgz66 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?3bUE\p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'V";"Ei j)IXe 0dMC struct holder
>SO !{ {
xE(VyyR //
q{/>hvl template < typename T >
v'Y)~Kv@! T & operator ()( const T & r) const
?o'!(3`L {
n_5m+
1N return (T & )r;
Bw2-4K\"kc }
D<9FSxl6 } ;
q]F2bo MONfA;64/ 这样的话assignment也必须相应改动:
4%wP}Zj# My'u('Q% template < typename Left, typename Right >
~ _C[~- class assignment
S#+Dfa`8X {
t,#9i#q# Left l;
e(7F| G* Right r;
2_lgy?OE` public :
,-7w\%* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J@RhbsZn template < typename T2 >
/mLOh2T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
P/;sZo } ;
:wiQ^ea [<m1xr4"k 同时,holder的operator=也需要改动:
f\+MnZ4[Qj >r+Dl\R template < typename T >
dL%?k@R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NoS|lT {
SP][xdN7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
K3jKOV8 }
\6A-eWIQif + v. I|c 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DiMkcK_e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
LGx]z.30B _:oB#-0
return l(rhs) = r;
((i%h^tGa; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
hKP7p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w?^qAj(*d pyA;%vJn template < typename Tp >
^`ah\L class constant_t
ta`}}I {
*Dx&} " const Tp t;
_[ml<HW] public :
6gz
!K"S constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.&O}/B template < typename T >
[@"~'fu0 const Tp & operator ()( const T & r) const
JvFd2@ {
LQT^1|nq return t;
XB }
@~pIyy\_ } ;
>Micc v'`VyXetl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hM~9p{O 下面就可以修改holder的operator=了
2pR+2p` :o$k(X7a template < typename T >
,B|~V 3)( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9?"]dEM {
"
`rkp= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+3]1AJa }
'p3JYRT$ ^NZq1c 同时也要修改assignment的operator()
K|Sh
/VFh3n>I2 template < typename T2 >
f9FJ:? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&'{6_-kh 现在代码看起来就很一致了。
P|,@En 1! 'Fi\Qk'D@ 六. 问题2:链式操作
WGwpryaya 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;.$AhjqiP 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;hP43Bi 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
d:08@~# 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Zpfsh2` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fFu+P<?" w1q-bIU template < typename T >
%M"rc4Xd struct result_1
V$U#'G>m {
[(Z{5gK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3[mVPV } ;
mx`QBJ ?N*m2rv 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:
E=
3Ui Nn/me template < typename T >
Ql`N)! struct ref
Ph@hk0dgr/ {
quXL'g typedef T & reference;
#mhR^60, } ;
7lQ@I}i template < typename T >
[D/q
struct ref < T &>
}HdibCAOf {
QD6<sw@]P typedef T & reference;
~z;G$jd } ;
h-)tWJ c 'ii5pxeNI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SUv(MA& '3B"@^] template < typename T >
ft |W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p6)Jzh_/ {
]70V return l(t) = r(t);
v6uXik }
sa8Q1i&% 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。
.%~m|t+Rt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9j'(T:Zs D(bQFRBY6" 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
b+b]., _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#8xP,2&zf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pBo=omQV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
jtS-nQ| 最后的布局是:
F3)w('h9c Add
p./9^S
/ \
ngmHiI W Divide 5
V)|]w[(Y / \
HLYog+? _1 3
,2yIKPWk 似乎一切都解决了?不。
2'> 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。
JDbRv'F:( 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。
P*=M?:Jb, 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:
fXo$1! r.WQ6h/eZ5 template < typename Right >
= Ob-'Syg> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`i~kW Right & rt) const
Y)V)g9 {
|aD8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a]=k-Xh }
1}=@';cK* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<c;U 0! m 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。
;RR\ Hwix 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。
OSu/!Iv\ 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。
B183h 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。
Ja4j7d1: 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?
B>]4NF\)H9 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:
TUy
25E 4,g[g#g<q template < class Action >
bd'io O class picker : public Action
z^,P2kqK_ {
jjJvyZi~J public :
UlNx5l+k picker( const Action & act) : Action(act) {}
7!;48\O]w // all the operator overloaded
?1afW)`a.v } ;
!(H
RP9 vV
PK 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。
8T523VI 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:
Q8h0:Q Pt=@U: template < typename Right >
/mK."5-cm picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.ri?p:a}w {
As>-9p>v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r"4&.&6 }
e'dx
Y( ?B{,%2+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P*!~Z*" 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。
9O4\DRe5c |s!<vvp] template < typename T > struct picker_maker
-`cNRd0n {
Z,_EhEm typedef picker < constant_t < T > > result;
Y 8Dn&W } ;
+*`>7m<^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k*u4N {
c&"OhzzJK' typedef picker < T > result;
-/ YY.F- } ;
M`D`-vv MwE^.6xl{ 下面总的结构就有了:
,>3b|-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。
?QRoSQ6 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。
q,>-4Cm picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@v~<E?Un 至此链式操作完美实现。
{36QZV*P BbG=vy8'l O5v~wLx9e 七. 问题3
FT;I|+H*P 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。
os[i cv7.=*Kb; template < typename T1, typename T2 >
rD!UP1Nb ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j
V'~> {
3kW%,d*_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WR zIK09@ }
&Db'}Y?x] GLiD,QX< 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:
R<Uu(-O- ;s^F:O template < typename T1, typename T2 >
^!7|B3` struct result_2
vSv:!5* {
j"Z9}F@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'>Uip+' } ;
?WBA:?=$58 @$7l 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
O_P8OA#| 这个差事就留给了holder自己。
fX/k;0l 4c,{Js 91oAg[@4G template < int Order >
,R*YI class holder;
l<UJ@XID$ template <>
7J|eL
yj class holder < 1 >
3e?a$~9 {
|>v8yS5 public :
seS) `@n template < typename T >
{s3 j}& struct result_1
? oQ_qleuo {
Y;1J`oT typedef T & result;
nV_[40KP_ } ;
K*aGz8N template < typename T1, typename T2 >
umI6# Vd`= struct result_2
Senb_? {
U&OE*dq typedef T1 & result;
Eemk2>iP? } ;
bnxR)b~ template < typename T >
qlg?'l$03) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,3bAlc8D7 {
oLc return (T & )r;
v"V? }
~+&Z4CYb template < typename T1, typename T2 >
n_S)9C'= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~PA6e+gmL {
>mp"=Y return (T1 & )r1;
5^e|802 }
v]U0@#/p } ;
TIVrbO\!o nA.~} template <>
%)}y[
( class holder < 2 >
pVC;''E {
OcZ8:`=% public :
;#n+$Q#: template < typename T >
L=)Arj@q struct result_1
X0BBJ( e {
Vbp`Rm1? typedef T & result;
!^IAn } ;
x`Ik747^v template < typename T1, typename T2 >
(I ~r~5^ struct result_2
Wu
U_RE {
u;H5p\zAzz typedef T2 & result;
6#(rWW"_ } ;
,H:{twc template < typename T >
9Fh1rZD< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|YK4V(5x {
!--A" return (T & )r;
r=:o$e }
g6(u6%MD template < typename T1, typename T2 >
zf?U q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a{!
8T {
0RkiD8U5 return (T2 & )r2;
f4lC*nCN }
(db4.G+0 } ;
7gP8K`w?[ DS>qth vj+ S 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> >。
Qh!h "] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(7?jjH^4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I>%@[h,+ '/GZ,~q return l(i, j) = r(i, j);
O`2hTY\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#_4JTGJ 2R`/Oox return ( int & )i;
@>Ul0&Mf? return ( int & )j;
zH1:kko 最后执行i = j;
IWP[?U= 可见,参数被正确的选择了。
=J827c{. D",~? &46Ro|XE` ?%wM 8? p<AzpkU,A 八. 中期总结
Vv~:^6il 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:
`ILO]+`5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+i6XCN1= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&dvL` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K0z@gWGE mFeoeI,Jv P'p5-l UK #hP&;HZ2>" _%6Vcy d ~3GEK 九. 简化
N
Uq'96{Y 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。
XdGA8%^cY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DgRA\[c 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
#`b5kqQm 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
k5TPzm=y{ +-*/&|^等
X7{ h/^ 2. 返回引用。
X)k+BJ =,各种复合赋值等
zx=AT 3. 返回固定类型。
M`gr*p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]q|^?C 4. 原样返回。
<o.?T*Q9 operator,
HzD=F3\r| 5. 返回解引用的类型。
BZ-)XF'4 operator*(单目)
xH/Pw?^ 6. 返回地址。
?j-;;NNf operator&(单目)
E-XFW]I 7. 下表访问返回类型。
Ialbz\;F2% operator[]
)R]gJ_,c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_.G p}0a operator<<和operator>>
1)N{!w` k{d)'\FM 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。
BuIly&qbm< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r4(Cb_ Fmux#}Z template < typename Left >
d vTsbs/6 struct value_return
*d;D~"E<@ {
s2M|ni= template < typename T >
{rWFgn4Li struct result_1
L2m~ GnP|? {
u=9)A9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_Vf0MU;3f+ } ;
7n*[r*$ ~f:jI1(} template < typename T1, typename T2 >
|m /XGr struct result_2
';OZP2 {
a>/cVu'kz typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GUqhm$6a } ;
DV">9{"5'] } ;
a54qv^IS PDH00(#;+ KD)+&69 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N0 F|r8xS !JE=QG" 下面我们来剥离functor中的operator()
qD?-&>dBWi 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=Zc
Vywz;+ QwL'5ws{q return l(t) op r(t)
sU}.2k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
FsyM{LT return op l(t)
c<J/I_! return op l(t1, t2)
WG?;Z return l(t) op
soi.`xE return l(t1, t2) op
r7=r~3) return l(t)[r(t)]
g4fe(.?c, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZQQ0} f}U@e0Lsb 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
% HK \ 单目: return f(l(t), r(t));
{Y#$ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rS/}!|uAu 双目: return f(l(t));
>:yU bo) return f(l(t1, t2));
4:S?m(ah/ 下面就是f的实现,以operator/为例
gNoQ[xFx32 Jf|6 FQo& struct meta_divide
eX9Hwq4X44 {
eaGd:( template < typename T1, typename T2 >
5$C]$o} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ddiBjp2.! {
07:N)y, return t1 / t2;
aur4Ky> : }
V=LJ_T"z0 } ;
~0ku,P#D ;`P}\Q{ 这个工作可以让宏来做:
d:V6.7>, /o)o7$6Q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M~+T
$K template < typename T1, typename T2 > \
lImg+r T{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
t@1bu$y 以后可以直接用
S66..sa DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#lHA<jI 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
L1i:hgq0] (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。。。)
_~_E(rTn `[*n UdG Yo$
xz 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
Q1yj+)_ $JTQA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PfKF!/c
B class unary_op : public Rettype
u:FFZ {
~-.^eT kP Left l;
+~~&FO2 public :
D)*OQLHW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]J%p&y+6 @&G< Np` template < typename T >
ZC\&n4~7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[c=T)]E1 {
n6f return FuncType::execute(l(t));
@h&crI[c }
?UPZ49y Z[{k-_HgAm template < typename T1, typename T2 >
uK5&HdoM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q-:IE
T {
E3a^)S{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
n)'5h }
rL=_z^.P } ;
|d B`URP IV5B5Q'D P}kp_l27 同样还可以申明一个binary_op
?B!=DC @?H A&:i$`m, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7kZ-`V|\. class binary_op : public Rettype
s^n}m#T {
k]<E1 c/ Left l;
.9Y,N&V<H Right r;
M#PutrH public :
x/pM.NZF1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.<Lbv5m P e\AH template < typename T >
=(^-s Jk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+TQMA>@g< {
B)bq@jM return FuncType::execute(l(t), r(t));
6_s_2cr }
\ tK{!v+ V*bX>D/ template < typename T1, typename T2 >
Hik :Sqpox typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7 q%|-`# {
bJz}\[z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O"<W<l7Q }
-or^mNB_z } ;
aNLkkkJg<; >pVrY;
P[ h5:>o 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
`a!:-.:v 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DeAi'"& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H)Zb _>iV 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。
l^ @!,Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
oBm^RHTZ 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。。。
`Z}7G@ol 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(61_=,jv\h 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)
JE<zQf( & 下面是修改过的unary_op
;m;a"j5 4|Wglri template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Kc>C$}/}$ class unary_op
q Z,7q {
I.M@we/bR} Left l;
x*EzX4$x =`b/ip5 public :
_m
*8f\ ^+ hJ& 9W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&!y7PWHJ <H Le, template < typename T >
}w#Ek=,s#o struct result_1
wQ 7G_kVp {
4@qKML typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AF=9KWqf
} ;
>#q2KXh j A 9! template < typename T1, typename T2 >
Q}a,+*N. struct result_2
<h$Nh0 {
:%!}%fkxH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b)SU8z!NV& } ;
\,w*K'B_Y Xm|Uz`A; template < typename T1, typename T2 >
;>eD`Wh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N(%%bHi#V {
?y] q\> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%<g(EKl }
M*r/TT 8$|<`:~J template < typename T >
\k#|[d5W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&
*^FBJEa. {
uN:|4/;{& return OpClass::execute(lt(t));
C+*qU }
SNV[KdvP* ^1a/)Be{_ } ;
arCi$:-z@ vZgV/?'z r((2.,\Z 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
6I$laHx? 好啦,现在才真正完美了。
d 6$,iw@>^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
K+0&~XU }@6/sg
template < typename Right >
7j>NUx=j3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)JO#Z( {
Q^&oXM'x/i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
kQ,#NR/q6 }
s`j QX\{ 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。
X{n7)kgL *wgHa6?+7 1]yOC)u"i iqzl (9o.D m;=wQYFr{I 十. bind
*K9I+t"g 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。
xiu?BP?V 先来分析一下一段例子
z7[TgL7 >&@hm4 1'skCR|!< int foo( int x, int y) { return x - y;}
HF9\SVR
B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}Yi)r*LI3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`y&d 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。
C~do*rnM^ 我们来写个简单的。
dDuT,zP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e&Z\hZBb 对于函数对象类的版本:
\9U4V>p ND w+bR- template < typename Func >
.Z,3:3,] struct functor_trait
u!k]Q#2ZR {
$jt UQ1 typedef typename Func::result_type result_type;
_xg4;W6M= } ;
%+WIv+< 对于无参数函数的版本:
:ZP4(} }E01B_T9z template < typename Ret >
Z_Gb9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
@WppiZ$ {
8q)wT0A~ typedef Ret result_type;
JvA6 kw, } ;
9n$0OH
/q 对于单参数函数的版本:
Qg)=4(<Hr Mo+mO&B template < typename Ret, typename V1 >
?)B"\#`t struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5e!YYt> {
VZOf| o typedef Ret result_type;
mhp&;
Q9 } ;
aZ$$a+ 对于双参数函数的版本:
*wNX<R. vYh_<Rp5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
traJub struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%5X}4k!p {
~R`Rj*Q2Y typedef Ret result_type;
ZE#f{qF( } ;
t@GPB]3[ 等等。。。
)P6n,\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n@LR? jL$&]sQ`O) template < typename Func >
)4d)G5{ struct func_return
%-~W|Y {
RU>Hr5ebo template < typename T >
,hj5.;M struct result_1
zj!&12w%3 {
,&S^R yc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fvajNP } ;
zw{cli&S cD-.thHO template < typename T1, typename T2 >
Da)rzr|}>3 struct result_2
j@0/\:1(U {
]w _,0q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#;bpxz1lR9 } ;
>wK ^W{ } ;
p100dJvq 7w7mE =e7,d$i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=<-tD< 9`J!]WQ1[ template < typename Func, typename aPicker >
aqvt$u8 class binder_1
KKm0@Y {
mU1lEx$ Func fn;
6qA48:/F= aPicker pk;
CPq{M.B public :
G Q&9b_ _C9*M6IU template < typename T >
$or?7 w> struct result_1
|H67ny&K^& {
i2{xW`AcUh typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TlExw0i! } ;
} d /5_X 6KiI3%y?0 template < typename T1, typename T2 >
&Z682b$ struct result_2
*uR&d;vg.8 {
_A*5BAB:h( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e{edI{g } ;
]KGLJ~hm> nG;wQvc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
JZp*"UzQr F]~ rA! g1 template < typename T >
OL]^4m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?2VY^7N[ {
U^4
/rbQ return fn(pk(t));
(yFR;5Fo }
*F+t`<2 template < typename T1, typename T2 >
.s31D%N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
96a A2s1 {
Gx?p,Fj return fn(pk(t1, t2));
3kFOs$3 }
~LPxVYhK } ;
'iO?M'0gE# 4l2i'H -ea>}S 一目了然不是么?
.$+]N[-=
最后实现bind
jw$3cwddH J=4R" _yo "Mgx5d template < typename Func, typename aPicker >
|p J)w picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;crQ7}k {
_[-+%RP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2wE?O^J }
>N>WOLbb7( U'S}7gya 2个以上参数的bind可以同理实现。
M:|Z3p K 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"bAkS}(hB( @'U9*:}U 十一. phoenix
&P&LjHFK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6_/691 I_@\O!<y} for_each(v.begin(), v.end(),
R6~x! (
T^u ][I3* do_
v4!zB9d [
Q[^IX cout << _1 << " , "
D.o|pTZ ]
6>v`6 .while_( -- _1),
x\r7q cout << var( " \n " )
6\ /x )
<`*}$Zh );
j<>|Hi
#` `m?%{ \ 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:
jr{C/B} 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
p+U}oC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O{a<f7 W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Zh`lC1l' ,wE]:|`qJ 'M185wDdAl template < typename Cond, typename Actor >
FR9qW$B class do_while
/kE3V`es {
`,d*> Cond cd;
|WH'aGG Actor act;
gO%#'Eb2 public :
{8UYu2t template < typename T >
RvKP& struct result_1
s42M[BW] {
|t*(]U2O0 typedef int result_type;
t
m?[0@<s } ;
B1 T:c4:N 84^'^nd do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
cjt<&b* F>Rz}-Fy template < typename T >
x@I*(I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;LE4U OK {
}r$&"wYM do
}]_/:KUt {
aAZS^S4v act(t);
K,e"@G }
0UZ>y/
C)= while (cd(t));
QQUeY2} return 0 ;
\O5`R- }
)&]gX } ;
,/AwR?m n4Nb,)M SLp &_S@4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
01N" 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。
w naP? |/ 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。
0 3fCn" 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。
exw~SvT3 下面就是产生这个functor的类:
JP`$A &C<K|F!j! /!;oO_U:# template < typename Actor >
1>P[3Y@} class do_while_actor
[
qt
hn[3 {
O=UXe]D Actor act;
k`JP public :
ntbl0Sk do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~$n4Yuu2[ `v3WJ>Q!N? template < typename Cond >
!E!i`yF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DhY.5 } ;
.?R~!K{` iSu7K&X9q $Llv6<B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-SZXUN 最后,是那个do_
)9F-h8
&" 6yk=4l\ 51j5AbFQ" class do_while_invoker
n&ZArJ {
r(;oDdVc public :
nVkx Q?2 template < typename Actor >
sC
>_ulkoa do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[ZC]O2' {
zaW y7@? return do_while_actor < Actor > (act);
Klfg:q:j+b }
nMXk1`|/)x } do_;
A>WMPe:sSS _DsA<SJ] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YoyJnl.?u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|/<,71Ae 最后来说说怎么处理break和continue
%B?@le+% 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。
ws8@yr<R 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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