一. 什么是Lambda
q9InO]s&~= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t 0p 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,
;>X;cZMd _)3C_G1! 7suT26C j-FMWEp class filler
JPgFTr {
4@a/k[, public :
J^~J& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1UB.2}/: } ;
k{ZQM
[W<j LHA:frC 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:
5C*-v,hF A
L|,\s Cyg(~7] ozHL'H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U56g|V Eb29tq "l#"c{ee{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k>!i
_lb
rploQF~OFF zd F;! e-lc2$o7{ 二. 战前分析
!I91kJt7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
|^F$Ta 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
[?2?7>D8 u'Hh||La" X~\O]
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N1vA>(2A /* --------------------------------------------- */
^EmePkPI vector < int *> vp( 10 );
7v.O Lp transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
evVxzU& /* --------------------------------------------- */
~Q]::
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9c{ ~$zJW /* --------------------------------------------- */
o{mVXidE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^b= ; /* --------------------------------------------- */
lx?v
.:zl\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#}tdA(
- /* --------------------------------------------- */
dWhqu68_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#AO}JP 2G3Hi;q18 ^R7X!tOq4 I:MrX 看了之后,我们可以思考一些问题:
@bnw$U`+ 1._1, _2是什么?
e\*(F3r 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。
cnG>EG 2._1 = 1是在做什么?
$!\L6;: 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
n+vv
% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
5fmQ+2AC1 % S>6Q^B "`a,/h' 三. 动工
)$*B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|0_5iFAB| E?Qg'|+_ jD6T2K7i lf R}cx template < typename T >
:x?G[x= class assignment
w2r*$Q {
ZHj7^y@P T value;
2xBh public :
7p{uRSE4._ assignment( const T & v) : value(v) {}
]2[\E~^KU template < typename T2 >
B.gEV*@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
CT<z1)#@^ } ;
"
#U-*Z7 'P%&*% %8P6l D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
byZj7q5&Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X|R"8cJ GW.Y=S ]RF(0; )}i2x:\|_ class holder
=">0\# {
lr
-+|>M) public :
2B_+5 template < typename T >
}me`(zp assignment < T > operator = ( const T & t) const
`bd9N!K {
PevT`\> return assignment < T > (t);
VZ9`Kbu }
VQ+G. } ;
_m%Ab3iT~ 9.6ni1a' )2:U]d%pk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
gN<J0c) Scmew static holder _1;
/-=h|A#Kh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#210 Yp# K_qA[n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
UHIXy#+o5 而不用手动写一个函数对象。
8Qkwg]X OY!WEP$F-C JbXi|OS/ jd}~#:FUr* 四. 问题分析
#VZ
js`d6 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。
ykxAm\O 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。
Jl$
X3wE 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z07:E>D] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?U2 'L2y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e_1L J xi)M8\K 五. 问题1:一致性
1XHE:0!dQ 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?|
?|n @%' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wV4MP1c$ Nfmr5MU_ struct holder
h+9~^<oFl {
UcB2Aauji //
UGoB7TEfn template < typename T >
r[2*K 9 T & operator ()( const T & r) const
sAF="uB {
F-D$Y?m return (T & )r;
t\n'Kuk` }
2>Qy* } ;
[X@JH6U
r i=V2
/W} 这样的话assignment也必须相应改动:
jk%H+<FU` k<rJm
P{ template < typename Left, typename Right >
6O*lZNN class assignment
3u,B< {
M L7 vP Left l;
+\>op,_9I Right r;
Q>L. public :
TA~ZN^xI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k#8E9/t@ template < typename T2 >
GB)< 5I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
w)/~Gn676 } ;
y%<CkgZS NA#,q 8 同时,holder的operator=也需要改动:
ZRFHs>0 :fnK`RnaQ template < typename T >
6 8Vxy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pLMaXX~4_ {
)C rsm& return assignment < holder, T > ( * this , t);
-Q%Pg<Q-# }
SES-a Mi3 $JiypX^DOP 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Yt=2HJY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
VaO[SW^ 8,&Y\b`.. return l(rhs) = r;
C8}
;, 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
|vxmgX) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KNOVb=#f_ 2M+*VO template < typename Tp >
CKC5S^Mx class constant_t
A5sz[k {
J58S8:c const Tp t;
a o@CPB6N public :
| S'mF6Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qtFHA+bO template < typename T >
?R4%z2rcW const Tp & operator ()( const T & r) const
6<f(Zv? I {
@\a~5CLN return t;
D4~]:@v~n }
nL[G@1nR } ;
S[N9/2 "h8fTB\7S\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+R;s<pZ^ 下面就可以修改holder的operator=了
_SU6Bd/> y43ha template < typename T >
v
<OZ
#
L$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a`LkP% {
D?4bp'0 3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8U!$()^? }
d *#.(C9^ 7&w| 同时也要修改assignment的operator()
'UC1!Z b|\dHi2FT template < typename T2 >
bo@,
B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z8xBq%97us 现在代码看起来就很一致了。
er3`ITp:dp <*oV-A 六. 问题2:链式操作
//%#?JJV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6-+wfrN2 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
D/hq~- g 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
J
:KU~`r 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
q)J5tBfJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DZ9^>`* x1Z*R+|>2 template < typename T >
V~do6[( struct result_1
tjx|;m7 {
ZEvK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jWdZ]0m } ;
g2A#BMe'.$ ?F*I2rt# 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:
%al
5 { S27s Rxfr template < typename T >
UKPr[ struct ref
,RP 9v* {
d$Y_vX< typedef T & reference;
(;-_j/ } ;
v 7%}ey[ template < typename T >
J|<C;[du> struct ref < T &>
Np/vPaAk {
;WhRDmT typedef T & reference;
(*AJ6BQWa } ;
"{zqXM}:C ,qNbo
11 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
</aQ 2IGU{&s template < typename T >
s d = bw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m)Wq*&,o {
Jm"W+! E return l(t) = r(t);
>P//]nn }
jBl$r{L 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。
gAf4wq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!T
9CpIM% <2~DI0pp( 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
. i^@v<+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
>7~,w1t _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ngI+afo
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
1qBE|PwBp 最后的布局是:
'pB? Add
JVr8O`>T / \
w^,Xa Divide 5
WZh_z^rwn / \
y,w_x,m _1 3
L!,@_ 似乎一切都解决了?不。
=d]}7PO~ 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。
( GoPXh 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。
}}k*i0 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:
5u3KL
A 15yiDI
o template < typename Right >
H({m1v ~R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B+Ft
> Right & rt) const
KVUub'k {
$`lm]} {& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dczSW]% }
]Tg@wMgI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2 )3oX XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,t:P 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
%~,Fe7#p 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
R.vOYzo 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
yO,Jgn 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1}+b4"7] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
AlkHf]oB N">#fYix template < class Action >
o$V0(1N class picker : public Action
XODp[+xEEt {
C
,|9VH public :
?<Lm58p8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
:"H?phk // all the operator overloaded
*'\ HG } ;
G?61P[j7 {F S)f 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。
#;?/fZjY 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:
q8FpJ\ rS8\Vf]F template < typename Right >
fNfa.0s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
AjoIL {
-=5~-72~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6NHP/bj<1V }
a'.7)f[g} \fuz`fK: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2)T;N`tNw 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。
g1.u1} }^j8< template < typename T > struct picker_maker
`l/nAKg?W {
LsaX
HI/?b typedef picker < constant_t < T > > result;
(:?bQA'Td } ;
)=MK&72r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?~E"! {
}maD8,:t typedef picker < T > result;
dQ9W40g1 } ;
1eEML" #
, eC&X45 下面总的结构就有了:
" Up(Vj@ 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。
u3E =r 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。
<5P*uZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5h0Hk<N 至此链式操作完美实现。
5X>~39(r Ei\>gXTH1- l&:8 'k+%= 七. 问题3
c_?^:xs:d 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。
,2+d+Zuh UUb0[oy template < typename T1, typename T2 >
|5X59!
JL ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xXa4t4gR {
T?6<1nU) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$ #2<f 6 }
SJc~E$5< !H{>c@i 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:
mH4u@aQ} Oh>hyY)} template < typename T1, typename T2 >
@)vQ>R\k< struct result_2
"@/pQoLy {
`~"'\Hw typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:@ VC Kq! } ;
w-xigm>{Z >goHQ30: 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?
5??}9 这个差事就留给了holder自己。
ysl#Rwt/2 yWE\)]9 D
.LR-Z template < int Order >
/!A"[Tyt class holder;
kWy@wPqms template <>
b-#lKWso class holder < 1 >
D6+3f#k6 {
4z26a public :
a?8)47) template < typename T >
BHYguS^qz struct result_1
.XiO92d9 {
vyB{35p$ typedef T & result;
(v|<"
tv } ;
r]DU template < typename T1, typename T2 >
aR('u:@jHi struct result_2
!MOsP<2 {
zUZET'Bm9 typedef T1 & result;
5>daWmD } ;
T!>h Pg template < typename T >
Dj'?12Onu= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A9u>bWIE7 {
m)"(S return (T & )r;
O!XSU, }
'@h template < typename T1, typename T2 >
Dm8fcD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XMT@<'fI {
y
5=rr3%v return (T1 & )r1;
!>80p~L }
wvxz:~M } ;
9p3~WA/M@ J:>o\%sF template <>
|YyNqwP`, class holder < 2 >
un -h%-e| {
Ql l{;A public :
5(hv|t/a template < typename T >
x=Oy 6" struct result_1
T4"D&~3
3q {
-PGxG 8S typedef T & result;
S-Vj$asv! } ;
/F~/&p1<\k template < typename T1, typename T2 >
x9a\~XL>a struct result_2
i20y\V
os? {
knph549 typedef T2 & result;
N[Ei%I } ;
US"g>WLwJ template < typename T >
OY:rcGc`t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BG?>)]6 {
W|2| v?v return (T & )r;
7Re\*[)T }
CMOyK^(e template < typename T1, typename T2 >
CM++:Y vJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lqJ92vi6Q {
xT*c## return (T2 & )r2;
<!UnH6J.b }
kh2TDxa& } ;
PsXCpyY!s FdzdoMY 'ROz| iJ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?Z?(ky! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x 4L3Z__ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q{f\_2[ RJerx:] return l(i, j) = r(i, j);
=#y;J(>~| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PQSmBTs. KA?%1s(kJ return ( int & )i;
sCrP+K0D return ( int & )j;
,zHL8SiTX 最后执行i = j;
tcv(<0 可见,参数被正确的选择了。
V,d\Wk k/ O_4B>
)zd jaKW[@< x< 2]UB` R<6y7?]bZ 八. 中期总结
Qg(;>ops 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}8aqSD<: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SE^l`.U@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:?g+\:`/0j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,@?9H ~\ rXD:^wUSc Fb%?qaLmCv K|-m6!C!7 &,jUaC5I p!^K.P1 ' 九. 简化
8zj&e8&v 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
U), HrI>; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nYZ6'Iwi' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y)5O %@Rl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
la-:"gKC +-*/&|^等
*!&?Xy%\"j 2. 返回引用。
[Tbnfst =,各种复合赋值等
tJ >>cFx 3. 返回固定类型。
!o_eK\p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vn$=be8l4 4. 原样返回。
W$NFk( operator,
Aixe?A_x 5. 返回解引用的类型。
Q. O4R_H operator*(单目)
(Q%
@] 6. 返回地址。
*P`wuXn}
operator&(单目)
GAYn*'< 7. 下表访问返回类型。
K&NH? operator[]
;)CN=J! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1@t.J> operator<<和operator>>
ki@C}T5 H8? Y{H OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
xp95KxHHo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S!=R\_{u$ IBJNs$ template < typename Left >
2xO[ ?fR struct value_return
DH+kp$,} {
r.zgLZ}3&V template < typename T >
}Cw,m0KV/ struct result_1
f*Q9u >1p {
i^.eX
VV/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1Xm>nF~ } ;
_1G/qHf^S &k}B66 template < typename T1, typename T2 >
q 9xA.* struct result_2
^#Q-?O {
V^[&4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(W:@v&p } ;
$RY GAh } ;
}l$zZ>.\H L f"!:] [y'blCb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N'EZJoH U- 1UWq 下面我们来剥离functor中的operator()
!fn%Q'S 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H<i!C|AF E:**gvfq return l(t) op r(t)
8o%Vn'^t return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{X(nn.GpC return op l(t)
v8y Cf7+" return op l(t1, t2)
FD
8Lk return l(t) op
g&2g>] return l(t1, t2) op
L k
nK return l(t)[r(t)]
#9]2Uixq[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t}h(j| _p0Yhju? 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:
Evm3Sm!S 单目: return f(l(t), r(t));
[=jZP,b&), return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q%kCTw 双目: return f(l(t));
eu$VKLY* return f(l(t1, t2));
9 CZ@IFS 下面就是f的实现,以operator/为例
_^GBfM. MjC<N[WO>N struct meta_divide
TCyev[( {
_yN5sLLyb template < typename T1, typename T2 >
$aJay]F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
t>}S@T{~T {
)$E){(Aa return t1 / t2;
[}HPV+j=U }
d6tLCQ } ;
i:jXh9+ "*X\'LPs= 这个工作可以让宏来做:
g{}<ptx] 8el6z2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E<3xv;v8r template < typename T1, typename T2 > \
`0]N#G
T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GZrN,M 以后可以直接用
hfY/)-60o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Fn`Zw:vp6 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
h]& (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。。。)
"M
iJM+, b;
C}=gg 4lX_2QT]E 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
unn2I|XH p! :oT1U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:~8@fEKb{ class unary_op : public Rettype
Wgte.K> / {
?o+%ckH Left l;
PsNrCe%e public :
COHBjufmR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tUULpx.h hizM}d-"C template < typename T >
?y>ji1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'1b8>L {
Bcv{Y\x;ko return FuncType::execute(l(t));
AjcKz }
nn:'<6"oV dX1jn;7 template < typename T1, typename T2 >
SceHdx(] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$)ka1L"N {
I[K4/91 return FuncType::execute(l(t1, t2));
AH'c:w]~ }
M1m]1< } ;
Xv!Gg6v6 &K'*67h lJFy(^KQG, 同样还可以申明一个binary_op
w>X@
, t6+W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z-gMk@l class binary_op : public Rettype
d6tv4Cf {
sNpA!!\PM Left l;
6}R*7iMs Right r;
Qm3F=*)d public :
B6IKD binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nm<VcCc AzJ;EtR template < typename T >
o[Qb/ 7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GP4!t~"1 {
r?[[.zm"7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
e'$[PF }
qQ)1+^ UJqh~s template < typename T1, typename T2 >
IowXVdm@6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yKj}l,i~8 {
+zch e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1\@PrO35J }
F!hjtIkPj } ;
fTR6]i; 6:%lxG )ddJ\: 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
R$l-
7YSt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bFN/{^SB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
n7;jME/! 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
V0>[bzI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
D['J4B 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
L$O\fhO? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^ICSh8C 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)
h&L-G j 下面是修改过的unary_op
)_C>hWvo_ /hqn>t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z_bVCe{ class unary_op
VS ECD;u4c {
baG_7>Q9H Left l;
.up[wt gN U'F}k0h?\' public :
dO2?&f <S7SH-{_\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ly34aD/p~, q
6UZ`9&z template < typename T >
fh)eL<I struct result_1
E-Xz {
9[VYd ' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;0m J4G } ;
iP9]b& XYP
RMa? template < typename T1, typename T2 >
iT{4-j7|P4 struct result_2
`.JW_F)1 {
}a!|n4|` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H?;+C/-K`_ } ;
dpS@: x*F-d2D template < typename T1, typename T2 >
M x,5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7Dssr [ {
bf.+Ewb( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
tgCp2`n }
QChWy`x +~G:z|k template < typename T >
f@ |[pT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p<dw C"z {
S[9b
I&C return OpClass::execute(lt(t));
=/a`X[9vI }
b*S,8vE] ] +%`WCr9 } ;
z6M5'$\y ^, =}'H] vA:ZR=)F 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9A4n8,&sm 好啦,现在才真正完美了。
gh[q*%# 现在在picker里面就可以这么添加了:
3O*iv{-& *>qc6d@' template < typename Right >
8iD7K@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i03S9J {
PO'K?hVS^w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lGp:rw` }
{~51h}>b# 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<`Fl Igo r0k:RJP x1wD`r q7aqbkwz} WLU_t65 十. bind
"wV 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3)>re& 先来分析一下一段例子
X$ul=iBs y'2w*? "'``O~08/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
1r.2bL*~jw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lrHN6:x(Y4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GNmP_N 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。
UK^w;w2F 我们来写个简单的。
1S(oi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.yUD\ZGJu 对于函数对象类的版本:
J_&cI%. 7ZAxhFC template < typename Func >
tq}sedYhee struct functor_trait
6v:L8t$" {
/o$6"~t typedef typename Func::result_type result_type;
*$VeR(QN } ;
'.pGkXyQ 对于无参数函数的版本:
]5*H/8Ke7 -ys/I,}< template < typename Ret >
pK{G2]OK{U struct functor_trait < Ret ( * )() >
2<0".5+I {
x%$6l typedef Ret result_type;
=HMCNl
} ;
o\W>$$EXD 对于单参数函数的版本:
3VMaD@nYa _]'kw [ template < typename Ret, typename V1 >
U<XfO'XJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
GfP' {
?6vGE~MuR typedef Ret result_type;
7!`1K_v6 } ;
%CQa8<q 对于双参数函数的版本:
gJwX UjunIKX+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
NA@Z$Gy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c+ZdfdR {
_z]v;Q typedef Ret result_type;
wDiq~! } ;
0#yH<h$ 等等。。。
?^-fivzS> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
h^IizrqU Qt'3v"S>) template < typename Func >
Tp~Qg{%Og struct func_return
Gl{2"!mt= {
[=.iJ5,{2 template < typename T >
1GR|$E struct result_1
&?@U_emLi {
fRk'\jzT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%T<c8w}dP } ;
1M_6X7PH [}Rs template < typename T1, typename T2 >
.{;RJ:O struct result_2
ri3*~?k00 {
^Bw"+ 6d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)<'2 vpz } ;
0V"(}!=2a } ;
s&WE' Qd3ppJn 3M[d6@a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SJ8
~:"\P {KTZSs $n template < typename Func, typename aPicker >
hQzT
=0 class binder_1
o4rf[.z {
bTYR=^9 Func fn;
CIwI1VR^ aPicker pk;
_,Q -)\ public :
i[33u p { }Afah template < typename T >
ed/
"OgA struct result_1
=y?Aeqq\fl {
p*zTuB~e < typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@1k-h;`, } ;
j~Ci*'*L DvI^3 iG8 template < typename T1, typename T2 >
<Z1m9O "sy struct result_2
- t4F {
\dB z-H'@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
] : ](xW% } ;
qw|B-lT{: n%vmo
f binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"0>AefFd# +r"fv*g" template < typename T >
vvG*DGL)qL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#cJ1Jj $ {
~-yq,x return fn(pk(t));
z^KBV^n }
n?^oQX}.\ template < typename T1, typename T2 >
l~1l~Gx_&n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JsX}PVuL {
(c3O> *M return fn(pk(t1, t2));
,k:>Z&: }
D#>d+X$ } ;
&xC5Mecb* HXB&
6 KpQ@cc 一目了然不是么?
T}'*Gry 最后实现bind
d<cQYI4V |mw3v> &6\E'bBt template < typename Func, typename aPicker >
A(C0/|#V picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+I.{y {
JVx-4? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(3m^@2i }
JAmpU^(C </Dv? 2个以上参数的bind可以同理实现。
-?)z@Lc 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。
ZoqE,ucH 6099w0fR` 十一. phoenix
;
jJ%< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>/-Bg: ,F|49i.K for_each(v.begin(), v.end(),
%:-2P (
dP/1E6*m do_
~NK|q5(I [
8(:O5# cout << _1 << " , "
z_$F)*PL ]
.k5&C/jv .while_( -- _1),
f Lns^ cout << var( " \n " )
UtB~joaR )
+4]f6Zz({ );
ir;az{T#U s<LYSr d 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:
(=Lx9-u 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
40;4= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<q4<3A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}K 2fwE |s !7U W_]onq6 template < typename Cond, typename Actor >
\q|<\~A class do_while
{k<mN
Y {
>
a 8'MK Cond cd;
A9y3B^\* Actor act;
s";9G^: public :
Xf|I=XK template < typename T >
N*}g+IS struct result_1
H7Ee0T(` {
_GL:4 typedef int result_type;
jQ P2[\ } ;
K@!Gs'Op 8/CK(G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@B>pPCowa E$5A
1 template < typename T >
T5TAkEVl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+78cQqDY! {
=?1B|hdo do
wvEdZGO8! {
:T/I%|;f act(t);
_Qf310oONS }
Y$eO:67; while (cd(t));
lMb&F[KJ7 return 0 ;
-=4:qQEw }
f]kG%JEK } ;
\hqjk:o bR83N *)qxrBc0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\
UiITP< 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。
rIAbr5CG 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。
ks(BS k4 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。
J4m2|HK 下面就是产生这个functor的类:
vqJq=\ .m N?mQ50o~C .arWbTR)~U template < typename Actor >
sK|+&BC class do_while_actor
"l-R|>6~ {
OP\m~1 Actor act;
mqoB]H, public :
9at_F'>R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I73=PfS:m 2j-^F template < typename Cond >
T5+9# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w@hbY:Z9z } ;
:Mnl 1;oh d`J~w/]
`\ 5P![fX|5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
v4X)R
"jJ 最后,是那个do_
yz^Rm2$f9 mW 'sdb '0jn|9l58 class do_while_invoker
/NFm6AA] {
!,JV<(7k public :
HV8=b"D" template < typename Actor >
AP/#?
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,^&amWey {
->a| return do_while_actor < Actor > (act);
Ox&]{ }
8QFg6#"O } do_;
C "g bol^ *w23(f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
X~ g9TUv8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qW|_|%{U+ 最后来说说怎么处理break和continue
!4(QeV-= 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。
1R7w
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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