一. 什么是Lambda
$Z G&d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
O=o}uB-*6 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
W> pe- Jh\KVmfXN &nmBsl3Q. c-$rB_t+ class filler
\}b2oiY {
=z# trQ{ public :
9+1{a.JO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#`SAc`:n } ;
f+ r>ur}\) \ja6g ..`c# O& 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:
1ubu~6 hV7EjQp |
1B0 #*.!J zOg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^OY$
W }WsPu o b-&rMML 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
iE'_x$i lju5+0BSb 2y!n c% Ij#mmj NW 二. 战前分析
r)t[QoD1 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。
6Ryc&z5 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
|ty&}'6C Z[@ i/. I t utk*|S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+p\E%<uQ /* --------------------------------------------- */
@D9O<x vector < int *> vp( 10 );
zB%~=@Q^6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
? $B4'wc5 /* --------------------------------------------- */
6{+yAsI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L2VwW /* --------------------------------------------- */
fJLl-H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ko}& X= /* --------------------------------------------- */
;<FAcR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%j&vV>2 /* --------------------------------------------- */
c^W;p2^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q-z1ElrN7u &y_t,8>5 ?\\wLZ )?jFz'<r 看了之后,我们可以思考一些问题:
2* g2UP 1._1, _2是什么?
=Z+^n
?" 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。
^2'Y=g> 2._1 = 1是在做什么?
Y][12{I{ 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。
.BPd06y 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。
&kb~N- gvc@q`_] $oW=N 三. 动工
*B&P[n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'dj3y/
k% ':4ny]F 4u5j
7`O q[Ai^79 template < typename T >
aqSOC(jU class assignment
]G[ "TX, {
5RLO}Vn] T value;
nYtkTP!J6 public :
[4yHXZxza assignment( const T & v) : value(v) {}
]>~.U~ template < typename T2 >
'
#K@%P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?^|[Yzk } ;
*9n[#2sM< C@-Hm =o(}=T>:" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
R,T 0!f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'ON/WKJr|W va@;V+cD `v?hL~ ho>@ $9 class holder
|co#X8J {
%/2
` u public :
`*U@d%a template < typename T >
0j$=KA assignment < T > operator = ( const T & t) const
gNr4oOR{ {
1XN%&VR>^D return assignment < T > (t);
Gm-
"?4( }
w^L`" } ;
,i*rHMe `)O9
'568 `6rLd>=R 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:
0/~p1SSun Cx;it/8+ static holder _1;
A6szTX#0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#Shy^58$ jO"/5x26 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
54z`KX
73 而不用手动写一个函数对象。
Y5E0n(Z -(57C*#ap g;Fdm5Q Rc)]A&J 四. 问题分析
UW":&`i 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。
n*GB`I*g 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。
MO~T_6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ywm"{ U?8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7UBW3{d/u5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5{-Hg[+9 !wAnsK 五. 问题1:一致性
OC5oxL2HTe 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?|
]9@4P$I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B)/&xQu EW]DzL3 struct holder
>0kL9_9{ {
0of:tZU //
G,A?yM'Vw template < typename T >
tLJ 7tnB T & operator ()( const T & r) const
M]V
j {
pYCMJK-H return (T & )r;
{X,-T& }
GGHMpQ } ;
|%4nU#GoB 4P Sbr$ 这样的话assignment也必须相应改动:
TFbc@rfB k&yBB%g template < typename Left, typename Right >
a\-5tYo`u class assignment
PM*lnd#J {
!o'a]8 Left l;
h9Sf Right r;
>o"s1*
{ public :
xD7Y"%Pbx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KXTk.\c template < typename T2 >
L^^f.w#m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"j%Gr:a } ;
G]l/L\{ |x.[*'X@ 同时,holder的operator=也需要改动:
J{Ij XPYf1H template < typename T >
lN.&46
e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
F\+9u$= {
6jr}l return assignment < holder, T > ( * this , t);
O0^Y1l }
z@[n?t!7k *mWS+xcU(L 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。
\U]<HEc^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[HXd|,~_j- TbMlYf]It return l(rhs) = r;
+SV!QMIg 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。
:^7_E& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;|rFP s/?(G L+Ae template < typename Tp >
x =JZ"|TE class constant_t
F[ ^ p~u{ {
*[nS*D\: const Tp t;
(4l M3clF public :
9Lt3^MKa" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YbVZK4 template < typename T >
a6T!)g const Tp & operator ()( const T & r) const
;XY#Jl>tg {
Rv*x'w
== return t;
#!z'R20PH }
!H^R_GC } ;
sN[q.M? #I yM`YB0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ejf>QIB 下面就可以修改holder的operator=了
ku v< +DT
tKj template < typename T >
AxJf\B8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c1%ki%J# {
<D nv=)Rq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#z}IW(u< }
c_?!V TGPdi5Eq 同时也要修改assignment的operator()
iaJN~m\
M _#U hXXD template < typename T2 >
z<"\I60Fe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U,/9fzgd 现在代码看起来就很一致了。
kD+B8TrW XK
l3B=h 六. 问题2:链式操作
9OF(UFgS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Th])jQ* 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。
Y%rC\Ij/i 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。
=>C3IR/ 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。
~xZ)btf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
am
WIA`n= Qa16x<Xlm template < typename T >
0w^awT<$6 struct result_1
``?Z97rH {
wCr+/"t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iV%tn{fc } ;
@n=FSn6c 5#? HL 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:
9T;l* QEL3b4Vm template < typename T >
1K$8F ~%Z struct ref
47/YDy% {
`WU"*HqW typedef T & reference;
1lUY27MF } ;
"6'# L, template < typename T >
:'dH)yO struct ref < T &>
W{'tS{ {
!
+Hc(i typedef T & reference;
!Ys.KDL } ;
x: Tm4V{ PsMCs|* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_1Iw"K49Qx nIP*yb}5 template < typename T >
Z"<tEOs/En typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tO QY./I {
'r`-J4icX return l(t) = r(t);
tTrue? }
78+PG(Q_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。
Q[F$6m%o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zwX1&rN w0t||qj^>" 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
4THGHS^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;lo!o9`< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
UG9 Ha +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\xaK?_hv 最后的布局是:
g*#.yC1/ Add
gTP0: / \
q:v&wb% Divide 5
of:xj$dQ_ / \
#PRkqg+| _1 3
U,u\o@3A 似乎一切都解决了?不。
*XlnEHv 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。
<yrl_vl{ 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。
'%9e8C| 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:
q>ps99[= tm}0kWx template < typename Right >
P\H$*6v( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a2un[$Jq` Right & rt) const
]q@6&]9 {
d1>Nn!m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6jtnH'E/ }
Ol]+l] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5Y97?n+6 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。
jz;"]k 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。
Dos`lh
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。
F\;G'dm 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。
5 eWGX 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?
A|d(5{:N 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:
;HeUD5Nt6F Fn!kest template < class Action >
ebS>_jD class picker : public Action
=sW(2Im {
e'z[JG= public :
wg=ge]E5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
M1T)e9k=x // all the operator overloaded
3 tp'}v } ;
B@Q Ate7 4`7:gfrO, 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。
uN1O(s 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:
=7mn=
w? q G%'Lt template < typename Right >
G u-#wv5@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%9A6c(L {
xeX Pc7JG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>{^&;$G+* }
Iw$7f kq V1j5jjck Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bgjo_!J+Pp 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
/r Hd9^Y 3R[5prE< template < typename T > struct picker_maker
Q0_UBm^f {
jdGoPa\ typedef picker < constant_t < T > > result;
ZLJfSnB } ;
4`
gAluJ# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m. G}#/ {
1/YWDxo, typedef picker < T > result;
bi bjFg } ;
vo[Zuv?<h ^MGgFS]G 下面总的结构就有了:
{(#>%f+|C functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
gI
qYIt picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
<o";?^0Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^{GnEqml& 至此链式操作完美实现。
c?{&=,u2 z5v)~+"1 7N/v 七. 问题3
m]$!wp 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。
T^ ^o S&% GB template < typename T1, typename T2 >
%klC&
_g~_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nTweQ {
#s)Wzv%OX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
LuB-9[^< }
/,z4tf <$LVAy"RD 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
61q:nWs Ax4nx!W, template < typename T1, typename T2 >
~
FW@ struct result_2
}^;Tt-*k {
%+U.zd$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#]'#\d#i } ;
3PLv;@!#j} (8u.Xbdh 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?
HgP9evz,0 这个差事就留给了holder自己。
oq4*m[ vcnUb$% O<Rm9tZ8 template < int Order >
W|o LS class holder;
mVN^X/L(y template <>
y1!c:& class holder < 1 >
WUSkN;idVG {
hTZaI * public :
jiMI&cl template < typename T >
&
Me%ZM0 struct result_1
*4;MO2g {
VQO6!ToKY typedef T & result;
iw <2|]>l } ;
PK@hf[YHe template < typename T1, typename T2 >
s88lN=;
struct result_2
UW*[)y w] {
ML!Zm[I9 typedef T1 & result;
AXhV#nZt0 } ;
:4PK4D s7 template < typename T >
hmv"|1Sa!~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Iq`:h&'!L {
Y#EM]x5!= return (T & )r;
y,i:BQJ< }
}u0t i"V template < typename T1, typename T2 >
{%ZD^YSA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}UK<tUO {
&y/ return (T1 & )r1;
lV/-jkR }
6C>"H } ;
c8I :
jDk: Nh7+Vl template <>
|'xVU8 class holder < 2 >
gf()NfUvRH {
M/XxiF public :
vq|o}6Et template < typename T >
T> cvV struct result_1
^fT|Wm< {
Ai&-W typedef T & result;
*Y'@|xf* } ;
JyY-@GF template < typename T1, typename T2 >
TQyi-Dc struct result_2
M}E0Msq_o {
A`x_M!m typedef T2 & result;
SR@yG:~ } ;
8y5iT?.~vy template < typename T >
3VZeUOxY\W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Zb<IZ)i# 1 {
| X/QSL return (T & )r;
,b2YUb]U }
7yGc@kJ? template < typename T1, typename T2 >
m?I$XAE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i#o:V/Z. {
zrWkz3FN return (T2 & )r2;
T >XnVK }
Zi5d"V[}T } ;
IKx]?0sS AvF:$kG M}|<#
i7u 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
L P?E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.'QE o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!PX`sIkT bM[!E 8dF return l(i, j) = r(i, j);
Ergh]"AD6- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y;ytm
#= fG2hCP+ return ( int & )i;
#jAlmxN return ( int & )j;
#flOaRl. 最后执行i = j;
bkfwsYZx 可见,参数被正确的选择了。
=~M%zdIXv I^>m-M. eYd6~T[9 i`-,=RJ :td#zM 八. 中期总结
w8$rt 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:
R4+Gmx1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G9y
0;br 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
k*)O]M<, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^.5`jdk 8zv=@`4@G }}Gz3>?24= ^V]DQ%v"I GORu*[U8 K?[*9Q'\ 九. 简化
Q@B--Omfh 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。
:<$B o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y{CyjYpz^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
_&!%yW@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
: tKa1vL +-*/&|^等
h/u>F$}c 2. 返回引用。
NjT#p8d X =,各种复合赋值等
ts
BPQ 8Ne 3. 返回固定类型。
thWQU"z4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Hgs=qH 4. 原样返回。
z8W@N8IqC operator,
KUs\7Sb 5. 返回解引用的类型。
$F V!HD operator*(单目)
qI-q%]l 6. 返回地址。
m/W0vPM1 operator&(单目)
M>H4bU( 7. 下表访问返回类型。
5fpBzn$ operator[]
xlQl1lOX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bo^d!/; operator<<和operator>>
%YjZF[P cR.[4rG' 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。
FwU*]wx|{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
gY'w=(/` VO"f=gFg template < typename Left >
WR'm<u struct value_return
Z]-C,8MM {
pAwmQS\W template < typename T >
#$trC)? ~q struct result_1
o(iv=(o {
XEd|<+P1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%si5cc? } ;
+[l52p@a V. sIiE template < typename T1, typename T2 >
~I^}'^Dbb struct result_2
1eG@?~G {
4
qdLH^dX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{4u8~whLp } ;
TUeW-'/1 } ;
7bBOV(/s 56!>}!8! -]=-IiC# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rN3i5.*/t sD V*k4 下面我们来剥离functor中的operator()
CRs gR) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F$ a?} } V,>_L return l(t) op r(t)
qta^i819 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0:K4, return op l(t)
=X6+}YQ" return op l(t1, t2)
u@!iByVAg return l(t) op
U'IJwGRP return l(t1, t2) op
)*&I|L<1 return l(t)[r(t)]
#@h3#IC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(GnwK1f ). +!/x 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:
JI1O( 单目: return f(l(t), r(t));
QW~-+BD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J7.}2 双目: return f(l(t));
*h ~Y=#`8* return f(l(t1, t2));
VKa- 下面就是f的实现,以operator/为例
,,+ ~./) .\*3t/R=X struct meta_divide
)IIQ{SwQq {
>patv template < typename T1, typename T2 >
k&\YfE3* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;1Kxqpz_i {
IT \Pj_ return t1 / t2;
oYWcX9R }
$#V^CmW. } ;
<,S0C\la= !*8x>,/> 这个工作可以让宏来做:
RZykwD( g=?KpI-pn0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
USVM' ~p I template < typename T1, typename T2 > \
:P$I;YY=A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M,Y lhL 以后可以直接用
3HsjF5?W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,6[}qw)* 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
Ck,.4@\tK (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。。。)
5[WhjTo {Kp<T PPCZT3c= 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
Uk5O9D0
He 5- Q`v/w; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.ON+ (
#n class unary_op : public Rettype
A@/DGrZX {
G@Dw Left l;
l6.#s3I[' public :
Ov{fO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xNt tMaJ; 4 template < typename T >
lu@#) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)=\W
sQ {
UXB[3SP return FuncType::execute(l(t));
@Kri)U
i }
\mZ\1wzn'{ uNLB3Rdy} template < typename T1, typename T2 >
[c?']<f4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g{8R+ {
XezO_V return FuncType::execute(l(t1, t2));
`~( P }
kmM4KP#&| } ;
4%WV)lt G+=6]0HT ]rM{\En 同样还可以申明一个binary_op
0|X!Uw-Q%_ 2tvMa%1^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?MhRdY class binary_op : public Rettype
uh`@ qmu) {
t#|E.G:= Left l;
G)l[\6Dn Right r;
P[{w23`4 public :
JH!qGV1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_C?<re3* |7Z,z0 ?V template < typename T >
>vg!<%]W] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9/w'4bd {
YgaJ*%\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Co8b0-Z }
5| 2B@6- zY8"\ZB template < typename T1, typename T2 >
r
@~T}<I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-"5x? \.{m {
o}5:vi] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yfy6o6*: }
$4kc i@. } ;
XKp %7; yz-IZt( sZ-]yr\E" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=S@$"_& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
kP%W:4l0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,TU!W|($ 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。
uMF\3T(x4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
1$idF 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
B@*BcE? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%dZD;Vhg 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
xtjTU;T 下面是修改过的unary_op
-mZo` ?{q w
/& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vnz.81OR class unary_op
t; n6Q0 {
u*Oz1~ Left l;
c%)uG _ '2]u{rr~+ public :
i`r,B`V`08 QN-n9f8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CzzG MCQ>BP template < typename T >
GT%V,OJ
struct result_1
"<6pp4*I {
)F? 57eh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h.
i&[RnX } ;
G"MpA[a_ Yx&cnDx template < typename T1, typename T2 >
nAF@47Wo struct result_2
`#fOY$#XB {
O(
he typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
joDfvY*[ } ;
T9Vyj3!i_ i*_KHK template < typename T1, typename T2 >
}U'5j/EFZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
94APjqV6' {
46_<v=YSJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Tc:W=\ < }
yN3Tk}{V Pms3X template < typename T >
S$+ v? Y`) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!u6~#.7 {
MVt#n\_BZV return OpClass::execute(lt(t));
GJO/']k }
*~!xeL YfMe69/0I } ;
=_":Z!_ )lw7W9 Nr`nL_DQ 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
#0`"gR#+ 好啦,现在才真正完美了。
\)M5o 现在在picker里面就可以这么添加了:
=AD/5E,3 f{AgKW9" template < typename Right >
;g*X.d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
''5%5(Y.r {
9Biw!%a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MT6kJDyLu }
rB4#}+Uq 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。
l*v([@A\ >^-[Mpa(* %+I(S`} k2t?e:)3zr w:Lu 十. bind
_23sIUN c3 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。
;*Rajq 先来分析一下一段例子
NWAF4i&$ Xx'>5d> y5Pw*?kn int foo( int x, int y) { return x - y;}
';ZJuJ. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
WN?T*bz2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fwq|8^S@ 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。
^mJvB[ u| 我们来写个简单的。
e< CPaun 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>}4]51s 对于函数对象类的版本:
) F~> [CUJ A template < typename Func >
?1N0+OW struct functor_trait
y:42H tS {
'^/E2+ typedef typename Func::result_type result_type;
Bw_Ih|y,w } ;
&)X<yd0 对于无参数函数的版本:
<rC#1wR4 wP8R=T template < typename Ret >
<`r+l5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
KPR{5 {
*z+\yfOO" typedef Ret result_type;
:?UIyN? } ;
zHdp'J" 对于单参数函数的版本:
D46|)- d|o"QYX template < typename Ret, typename V1 >
jSVO$AW~C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?s?uoZ /2 {
QE #$bCw typedef Ret result_type;
=TP>Y" } ;
[e}]K: 对于双参数函数的版本:
ky~ x4_y5 &(rd{j/* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,Tz
,)rY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
A0]o/IBz {
Tb)x8-0 typedef Ret result_type;
{30<Vc= } ;
CYn}wkz 等等。。。
c|.:J] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PaDT)RrEM <Z__Q template < typename Func >
rL
s6MY struct func_return
B_&PK7vA {
9<M$jx) template < typename T >
uc<@
Fh( struct result_1
p!a%*LfND {
m[bu(q z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V")Q4h{ } ;
qnS7z%H8 r{TNPa6! template < typename T1, typename T2 >
,9pi9\S struct result_2
v8@dvT< {
@i68%6H`? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YiJu48J } ;
Q:M>!| } ;
sy`s$Ed! \'EWur" !K 9(OX2; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
EK#m?O:> kC
k- template < typename Func, typename aPicker >
Y{yr-E #~M class binder_1
2G-?
P"4l@ {
1CM1u+<iZ
Func fn;
*nc4X9 aPicker pk;
[>:gwl
_\ public :
8$vH&HdI C5M-MZaS template < typename T >
KCT8Q!\ struct result_1
=z/F=1^< {
D1n2Z:9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2|=_kN8; } ;
kwL)&@ :acQK=fe template < typename T1, typename T2 >
d0=nAZZ struct result_2
a82mC r {
q"Md)?5N typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#Kl2K4 } ;
+o3g]0 z3C^L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nKO&ffb'< _tk5?9Ykn template < typename T >
U %ESuq# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S8=4C`> jf {
m?j!0> return fn(pk(t));
SRTpE, }
#{M
-3 template < typename T1, typename T2 >
5a
~tp' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*o[%?$8T {
duS #&w return fn(pk(t1, t2));
r+\z0_'
w6 }
injmP9ed } ;
gJ&!w8v. , _$"6 tTt3D]h(
一目了然不是么?
]#$kA9 最后实现bind
LU{Z ]~^/w}(K 8UIL_nPO template < typename Func, typename aPicker >
=5ih,>>g picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9^^#I~- {
W~%~^2g ;k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5u46Vl{ }
qX(%Wn;n gQuw|u 2个以上参数的bind可以同理实现。
L0kNt
&di 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
NXBOo 0 MIMs# 十一. phoenix
gDub+^ye>/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Hl;p>>n BFOFes`>~ for_each(v.begin(), v.end(),
Oez}C,0 (
.m?~TOR do_
tA-B3 ] [
#Qr4Ke$g[l cout << _1 << " , "
JP4Moq~r ]
XijLS7Aw| .while_( -- _1),
V]]qu:Mh8 cout << var( " \n " )
U!/nD~A )
b8.%? _? );
YfwJBzD 0s|LK 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:
Qs9 U&*L 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
rk/
c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
EYxRw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5}xni xacLlX+ wzPw;xuG template < typename Cond, typename Actor >
i grog class do_while
X|`,AKJit {
"Y]ZPFh#. Cond cd;
EQ7n'Wqq Actor act;
5j,qAay9 public :
8 %j{4$ template < typename T >
o0G`Xn struct result_1
Qc;[mxQe {
WrNgV@P typedef int result_type;
\83A|+k } ;
oqba:y;AR ms7 7{A3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SECQVA_y` 5TneuG[OD template < typename T >
1[BvHOI2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g>xUS_d> {
=Rx?6% do
J,G9m4Z7 {
{7Avba act(t);
P! Ed }
/iy*3P,` while (cd(t));
h+3Z.WKhwP return 0 ;
`4.sy +2 }
Ig3(|{R } ;
g]<Z]R` ` G=L07 C9U{^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n&m?BuG 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。
Z'NbHwW} 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。
D}/=\J/ 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。
Hu9R.[u 下面就是产生这个functor的类:
lF8dRIav o,Zng4NY i!W8Q$V template < typename Actor >
S@xsAib0J class do_while_actor
pLQSG}N {
)L<?g!j~ Actor act;
o9LD6$ public :
1O2h9I$bk do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%DRy&k/T 2^bpH% template < typename Cond >
pR6A#DgB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
; G59}d
p~ } ;
^wF@6e7/& Q^Z<RA(C ?>.g;3E$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9LEilmPs 最后,是那个do_
id tQXwa te*Y]-&I|/ )~.&bEm\ class do_while_invoker
W,/C?qFp {
o`K^Wy~+k# public :
\+Rwm:lI template < typename Actor >
+%#MrNM' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=3sldKL&F {
,AbKxT
f2 return do_while_actor < Actor > (act);
:@>br+S }
Dd#
SUQ } do_;
JXY!c\, }C{}oLz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q)6wkY+! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}1]!#yMfq 最后来说说怎么处理break和continue
OgXZ-<' 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。
oA;jy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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