一. 什么是Lambda
SC# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9:1ZL_yf 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/ERqVZR] {S?.bT%& m*1=-"P R&?p^!`% class filler
i[B%:q:& {
9I,Trk@& public :
^#nAS2w7U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R#0UwRjeF } ;
K&/W cuP& b{A#P? t4h* re+ 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:
uB\A8zC o\N),;LM R7#B_^ $ J&Ah52 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$3So`8Bm[$ +p2)uXqW hQ9VcS6=gD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j:0z/gHp$ `sSI; + k]Yd4CC2 E11"uWk` 二. 战前分析
CGQ`i 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。
NOvN8.K% 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
.A E(D7d6 Yv>% 5` =dPrG=A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+S$x}b'5q /* --------------------------------------------- */
]c08` vector < int *> vp( 10 );
v''$qMQ) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
MZ0 J/@( /* --------------------------------------------- */
,ecFHkT> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]\{EUx9 /* --------------------------------------------- */
_o;alt int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
L~\Ir /* --------------------------------------------- */
j
sm{|' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=oBV.BST u /* --------------------------------------------- */
E;yP.<PW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4v;/"4)' 7v{Dwg >y5~:L ct`89~" 看了之后,我们可以思考一些问题:
[j):2 1._1, _2是什么?
-{^Gzui 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。
vForj*Xo 2._1 = 1是在做什么?
%k9GoX_ 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。
"lB[IB) 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。
n;[d{bU [S4<bh! 5~v({R. 三. 动工
KrB"2e+J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
uZCPxog L+&$/1h] }}<^fM s$A|>TOY template < typename T >
+ps(9O/B> class assignment
*~cq
(PFQ {
O.i.<VD7 T value;
C1hp2CW$5/ public :
n}EH{k9# assignment( const T & v) : value(v) {}
arm26YA-, template < typename T2 >
X-=49) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o!: } ;
K1Mn_)% U 1vZr{\ 12.|E d*72 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U`z=!KI+g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n&Bgpt~ S3$&}I < BKi@c\Wb eot%Th?[ class holder
}Ge$?ZFH {
RGsgT ^ public :
rytves%;C template < typename T >
';Y0qitGB assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ko:<@h {
!Wgi[VB return assignment < T > (t);
!ap}+_IA7^ }
;ry~x:7L7 } ;
Pd)mLs Jg 3VaL%+T$, 3%P<F>6
J 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:
Cs))9'cD] c~SR@ZU static holder _1;
KSz;D+L\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K|]/BjB/ s+DOr$\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n&1q* 而不用手动写一个函数对象。
NYw>Z>TD8c :<hM@>eFn #A\@)wJ k..AP<hH 四. 问题分析
}20~5! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
uVN2}3!)Y 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
kntYj}F( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W[/Txc0$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
WUrE1%u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t^
Ge " E6XDn`: 五. 问题1:一致性
\xG_q>1_ 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?|
LGB}:;$AL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6+!$x?5|NP -!q^/ux struct holder
TXdo,DPv7 {
{.eo?dQ //
*O_>3Hgl template < typename T >
w{mw?0 T & operator ()( const T & r) const
xu\s2x$ {
s5h}MXIXw return (T & )r;
MroN=%|t }
tTOBKA89 } ;
pmRm&VgE. #zRHYZc'T| 这样的话assignment也必须相应改动:
f YSH]! [4w*<({* template < typename Left, typename Right >
agt/;>q\~ class assignment
9A~w2z\G {
rtNYX=P Left l;
iYD5~pK8 Right r;
sKCYGt$ public :
hi`[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0 30LT$&! template < typename T2 >
.+A)^A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_ _!LTpp } ;
D6-R>"} P?p]sLrP 同时,holder的operator=也需要改动:
|M`'
gFqF&t template < typename T >
/% g+|C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G 9|2
KUG {
/yHjds return assignment < holder, T > ( * this , t);
C#-HWoSi }
djH&)&q! [Do^EJ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.' }jd# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
O uNPD q% ?r0rY? return l(rhs) = r;
`WIZY33V 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
, #=TputM 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}`kiULC'= C~egF=w template < typename Tp >
{n|ah{_p| class constant_t
O}>@G {
l^Ob60)2 const Tp t;
793 15A public :
^s6}[LDW>@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}4N'as/ZO template < typename T >
8OKG@hc const Tp & operator ()( const T & r) const
qg{gCG {
7HkFDI()1 return t;
}f;WYz 5 }
/{f"0]-RA } ;
T%%
0W J 9dq"x[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}4p)UX>aWT 下面就可以修改holder的operator=了
Li]bU ]!ox2m_U template < typename T >
VwpC UW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n&Ckfo_D {
f`:GjA,J$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
- w*fS,O }
U$mDAi$ hw,nA2w\ 同时也要修改assignment的operator()
Vm|KL3}NRv G<M0KU( template < typename T2 >
hs[x\:})/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
y_X jY 现在代码看起来就很一致了。
aX`uF<c9 V:w%5'^3 六. 问题2:链式操作
?TeozhUY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?h6|N%U' 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。
vof8bQ{& 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。
23P&n(. 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。
+l^tT&s;f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5CZyA`3V^5 ]Cj@",/3# template < typename T >
;Ax-f04gG struct result_1
\o}T0YX {
Asv]2> x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
XHekz6_ } ;
+!0K]$VZs @QV0l]H0+ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
*#'j0;2F tBbOxM m0 template < typename T >
PQDLbSe)\ struct ref
+=jS! {
Bhxs(NO typedef T & reference;
:~ pGHl } ;
3("C'(W template < typename T >
KEtV struct ref < T &>
Sp492W+ {
Xd=KBB[r? typedef T & reference;
gYhY1Mym } ;
9T;4aP>6j# lhKn&U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/kY9z~l db~^Gqv6k template < typename T >
UB.1xcI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
UxL*I[z5 {
5X20/+aT return l(t) = r(t);
:ZM9lBY h }
uX*2Rs$s 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。
4~,Z ' k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d
#1Y^3n sSh{.XuB+3 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
sqrLys_S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l::q
F 0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
QQBh)5F +5 调用divide的对象返回一个add对象。
QkBw59L7 最后的布局是:
2 ? qC8eC Add
#*o0n>O / \
/65YHXg, Divide 5
-G(me"Cu / \
.nPOjwEx&Y _1 3
JOJ.79CT 似乎一切都解决了?不。
XQo\27Fo 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。
YO$Ig:a# 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。
2_q/<8t 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:
%e~xO x {<42PJtPY template < typename Right >
KN}#8.'>3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`
,\b_SFg Right & rt) const
("8 Hku? {
D0Dz@25- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/6')B !& }
yaR>?[h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@IL04' \ 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。
wlXs/\es 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。
]l,D,d81 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。
"^#O7.oVi+ 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。
"`qk}n- 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?
l77 -I: 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:
Bgxk>Y S2$66xr# template < class Action >
{KG}m'lx class picker : public Action
#
EvRm {
7m2iL#5[ public :
1#vu)a1+b picker( const Action & act) : Action(act) {}
2Re8rcQQU // all the operator overloaded
^B<-.(F } ;
4fi4F1 f mkSu
$c Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
1dN/H)] 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
V'kBF2} dla_uXtM6 template < typename Right >
1CC0]pyHX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cfTT7O#Dc {
y\??cjWb] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|/Vq{gxp+ }
eKiDc=@ U1YqyG8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.RroO_H
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
7h\is "Hw%@]# template < typename T > struct picker_maker
Y2L{oQ.C2 {
NfoHQU<n typedef picker < constant_t < T > > result;
MSCH6R"5 } ;
\l/(L5gY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q`k;E}x_- {
&{Z+p(3Gj typedef picker < T > result;
DGHSyB^+1 } ;
c}@E@Y`@w I'5[8 下面总的结构就有了:
T\gs functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Fl)nmwOc picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%e:+@%] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
EID-ROMO 至此链式操作完美实现。
>g$iO`2 1)~|{X+~ O C&BJNOi 七. 问题3
x// uF 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。
f&vMv. !KI^Z1dP( template < typename T1, typename T2 >
Fg`<uW]TFZ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p*<Jg l {
/we]i1-9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\|>%/P }
lat5n&RP Y n.l#(`($4 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Uh.swBC n
:q/s%`ob template < typename T1, typename T2 >
o(tJc}Mh+( struct result_2
@fA{;@N {
CbZ;gjgY* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vAM1|,U } ;
lf-.c$.> kwp%5C-S 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?
'd
N1~Pa 这个差事就留给了holder自己。
#w''WOk@ZG f>Rux1Je4 G ]h template < int Order >
Ry+?#P+ class holder;
@x1cV_s[ template <>
;L$-_Z class holder < 1 >
-7!L]BcZ. {
V?OTP&+J% public :
|M?s[}ll template < typename T >
+&\.
]Pp struct result_1
N_92,xI# {
{`):X _$T typedef T & result;
yV`Tw"p } ;
S/ oD` template < typename T1, typename T2 >
XVNJK-B struct result_2
3/gR}\= {
+X#6dv$ typedef T1 & result;
:?UcD_F } ;
<oXBkCi0r template < typename T >
3[Q7'\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E,d<F{=8,o {
W$X/8K bn return (T & )r;
Fug4u?-n }
X0L\Ewm template < typename T1, typename T2 >
o_}?aI~H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6D]fDeH\ {
4M%|N return (T1 & )r1;
/,SVG1 }
qUfoEpW2=6 } ;
GLIY!BU<C )&E] template <>
3*Q=)} class holder < 2 >
yMdu
Zmkc {
dA~_[x:Z public :
u"zR_CzYc template < typename T >
%KVmpWku struct result_1
]-t>F {
b~UWFX#U typedef T & result;
sPc}hG+N } ;
vw>(JCR template < typename T1, typename T2 >
ktPM66`b struct result_2
z4
=OR@ h {
} J?,?>Z typedef T2 & result;
>-V632(/{o } ;
z
8M\(< template < typename T >
n><ad*|MX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k5>UAea_ {
+8xT}mX return (T & )r;
<',k%:t }
<b'*GBw$ template < typename T1, typename T2 >
];CIo>
b_( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eV%{XR?y {
auGK2i return (T2 & )r2;
BEax[=&W }
\s[L=^! } ;
K. B\F)K dfAw\7v/ l1kHFeq 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> >。
<r <{4\%} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p5qfv>E8) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&_]G0~e 8+Tv@ return l(i, j) = r(i, j);
]O}e{Q> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
XzIC~} i`52tH y_ return ( int & )i;
ie[X7$@ return ( int & )j;
dLGHbeZ[( 最后执行i = j;
WL(Y1>|j 可见,参数被正确的选择了。
<o9i;[+H- tJ_Y6oFm= f?ycZ T*@o?U 02J(*_o 八. 中期总结
_R|_1xa= 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:
EKO'S+~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:LB*l5\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~)#E?:h5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LK4NNZf7 ">!pos`<C uO]|YF vn*K\, J|hVD `3jwjy|5 九. 简化
wZ0bD&B
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。
YJ6:O{AL1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wEq&O|Vj 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:
#5h_{q4l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$Tv~ *|a +-*/&|^等
,d*1|oUw 2. 返回引用。
A",}Ikh='` =,各种复合赋值等
oj.J;[- 3. 返回固定类型。
G:1QXwq\j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~$>JYJj 4. 原样返回。
ae-tAA[1Y operator,
5nBJj 5. 返回解引用的类型。
)2wf D operator*(单目)
EdqB4-#7 6. 返回地址。
_t"[p_llo operator&(单目)
A`M-N<T 7. 下表访问返回类型。
uv-O`) operator[]
4$, W\d 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(X^,.qy operator<<和operator>>
F5+FO^3E W4av?H OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
FZ%h7Oe 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
gnzg(Y]5w PX?%}~
v template < typename Left >
9;I%Dv struct value_return
CAvi P61T {
Rs{8vV template < typename T >
LEjq<t1& struct result_1
uWClT): {
JFc,f typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(!8b$)k } ;
l'Za"TL: jmgkY)rb R template < typename T1, typename T2 >
)c*xKij struct result_2
qT$ IV\;_ {
yogL8V-^4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*w.":\P] } ;
,]ySBAO } ;
\"RCJadK XXX y*/P l d#x'/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{[:C_Up)f raOuD3 下面我们来剥离functor中的operator()
N LQ".mM+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f U=P$s AfhJ6cSIE return l(t) op r(t)
aaf}AIL. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V:j^!* return op l(t)
E<tR8='F return op l(t1, t2)
Eo^m; p5 return l(t) op
"(W;rl
return l(t1, t2) op
ha;fxM] return l(t)[r(t)]
+1yi{!j1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L ?;UcCB Kyk{:UnI 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
G"m0[|XH 单目: return f(l(t), r(t));
oB!Y)f6H1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
UkD\ma 双目: return f(l(t));
[O ^/"Qk return f(l(t1, t2));
d])ctxB 下面就是f的实现,以operator/为例
e0TxJ* RLL
ph struct meta_divide
gCsN\z {
6
%aaK|0 template < typename T1, typename T2 >
2G-"HOG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`WCL-OoZc5 {
l=T;hk return t1 / t2;
|.RyF@N`T }
V&ETt.91Ft } ;
?mC'ZYQI kmTYRl
)j 这个工作可以让宏来做:
i)(G0/: V.$tq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
urkuG4cY template < typename T1, typename T2 > \
)lt1I\n*k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f{L;, 以后可以直接用
2`;XcY4A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1}c/l<d 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
~.G$0IJY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
^{IZpT3 ;u(*&vRqr^ T?[;ej: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
vOCaru?~h mX.mX70|J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xl2g Hh class unary_op : public Rettype
3'6 UvAXFH {
w[l#0ZZ Left l;
rxMo7px@}I public :
=$bF[3D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-le^ 5M7 TlyBpG=p template < typename T >
Y~I>mc] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\hI?XnL# {
E <j=5|0t return FuncType::execute(l(t));
,0AS&xs$ }
[S]q'c) 3 ;F template < typename T1, typename T2 >
F[O147&C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,)d`_AD+5 {
,KM%/;1Dm return FuncType::execute(l(t1, t2));
` W);+s }
OMmfTlM% } ;
; \co{_&D ?-Of\fNu =,ax"C?pR 同样还可以申明一个binary_op
z<!A;.iD r6Vw!^]8u8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;aD~1;q class binary_op : public Rettype
\VIY[6sn\M {
>{~xO 6H Left l;
WdS1v% Right r;
wTR?8$ public :
I*o6Bn
|D binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H'k~; Jpp-3i.F# template < typename T >
'>1M~B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z)~?foe' {
OOIp)=4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
,Js_d }
.WN&]yr, |zfFB7}v template < typename T1, typename T2 >
Mi(6HMA.SF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7=X6_AD {
p(I^Y{sGI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Glw|*{$ }
*]<= 04v]R } ;
BHgs, N#-.[9! =bJ$>Djp 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
}D)eS |B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3I}AA.h'00 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$,r%@'= & 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。
0)h.[O8@> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZW"f*vwQo 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。。。
: Gi8Jo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
":/Vp,g 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)
`g(#~0R 下面是修改过的unary_op
./7-[d k
75 p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6 mLC{X[ class unary_op
=&"pG`x {
@%u}|iF| Left l;
?uTuO
ph(LsPT- public :
q0>9T `l?MmIJ
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|8k^jq F:<+}{Av template < typename T >
>#mKM%T2MJ struct result_1
$$4flfx {
Ym]g0a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&e).l<B } ;
buzpmRoN) 'CqAjlj template < typename T1, typename T2 >
k)F!gV# struct result_2
r/ATZAgHP {
"
@"" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^qC.bv]& } ;
vFLE%z{\o SV ~QH&0' template < typename T1, typename T2 >
Bw`? zd\* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lc
fAb@}2 {
(?XIhpd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!7#*Wdt+P }
q |Pebe= =w _T{V template < typename T >
qa~ju\jm. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/#_[{lSr? {
l1 08.ao return OpClass::execute(lt(t));
G&wYV[Ln }
E)I&? <g d9e~><bPJ } ;
j/T@-7^0 T=V{3v@zs |yOIC,5[JW 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
:|I"Em3R 好啦,现在才真正完美了。
y}U'8*, 现在在picker里面就可以这么添加了:
Gk58VODo VOATza` template < typename Right >
]NWcd~"b!Z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KU+u.J {
l&] %APL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MB>4Y]rtU }
Z
*l&<q># 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。
~]W
@+\l 066\zAPdH d@Bd*iI< \Z%_dT} }Sh@.3* 十. bind
}\N ~%?6D 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。
{}"
< 先来分析一下一段例子
d--6<_q u,72Mm> r`)'Kd int foo( int x, int y) { return x - y;}
+['1~5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n^G[N-\3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+W[{UC4b 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。
0_^3
|n 我们来写个简单的。
<7ag=IgDy 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
NgxJz
]b 对于函数对象类的版本:
)
AGE"M3X UAI'tRYN_ template < typename Func >
/k\)q struct functor_trait
eeBw\f0 {
Ix=(f0| typedef typename Func::result_type result_type;
!]7L9TGn } ;
3dtL[aVwY 对于无参数函数的版本:
@WKJ7pt`'N !,7)ZW?*8 template < typename Ret >
r:U<cLT[9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
mv*M2NuhT {
Ve"M8-{oKk typedef Ret result_type;
] TZ/=Id } ;
(h@~0S 对于单参数函数的版本:
*a(GG [Q8vS ;. template < typename Ret, typename V1 >
<1~_nt~(* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[*ug:PG {
$9Xn.,W typedef Ret result_type;
1':};}dCJ } ;
90<a'<\| 对于双参数函数的版本:
mG*Yv /(s N@kt template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
w);Bet struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v&66F` {
cSTL.QF typedef Ret result_type;
Qq.Ja%Zq } ;
5]3Mj*u\ 等等。。。
uD4W@*PYr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eM7F8j >v/%R~BuX template < typename Func >
UD2l!)rW struct func_return
_*t75e$- {
H5gcP11r template < typename T >
xWWVU}fd1 struct result_1
T+5H2]yy) {
ronZa0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E.x<J.[Y } ;
`P;3,@
e =$kSn\L, template < typename T1, typename T2 >
~>%% kQt struct result_2
cS#| _ {
>(W t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[/J(E\9 } ;
&_]bzTok } ;
8feLhWg'P /)Weg1b _#<7s`i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(gutDUO; (.$e@k= template < typename Func, typename aPicker >
!,DA`Yt class binder_1
Qz<i{r-z {
jq/ CXYv Func fn;
JWxSN9.X aPicker pk;
ae+*gkPv8 public :
J@q!N;eh| #\LYo{op/. template < typename T >
KM
oDcAjH struct result_1
# *7ImEN {
y(**F8>?xE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xUB{{8B:L } ;
bg*@N SXV
f&8 template < typename T1, typename T2 >
=d
JRBl struct result_2
~y :?w(GD {
drB$q[Ak9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(%]M a } ;
~#P` 7G cMAY8$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-wnBdL PW*[(VX template < typename T >
x{VUl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%cq8%RT {
g`H;~ w return fn(pk(t));
RWGAxq`9f }
6#2E {uy;R template < typename T1, typename T2 >
/8>we`4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P#2#i]- {
7}Jn`^! return fn(pk(t1, t2));
)5s-"o< }
T FK#ign } ;
}Szs9-Wns tHH @[E+h t)l^$j!h@ 一目了然不是么?
tj" EUqKQ 最后实现bind
arn7<w0 YD;"_yH v<]$,V] template < typename Func, typename aPicker >
9E picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|
Fk9ME {
hJoh5DIE95 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4~0@(3 }
]7%+SH,RdD TmgSV#G 2个以上参数的bind可以同理实现。
J/A UOInh 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。
dYp} R>+ BbNl:` 十一. phoenix
1lHBg Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ju/#V}N "l-b(8n for_each(v.begin(), v.end(),
T:w %RF[v9 (
~" U^N:I" do_
(=QiXX1r [
\.MPjD cout << _1 << " , "
>m`<AynJ ]
!4fT<V( .while_( -- _1),
M_#^zo
"x cout << var( " \n " )
S(5&%}QFQ )
5[rA>g~ );
qa/VSk!{ *> 7Zc 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:
#}nDX4jI 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
@D=i|f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A@
4Oq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Qr*7bE(a kwpbg Q G/_9!lE template < typename Cond, typename Actor >
1(m[L=H5> class do_while
NvjKB)J {
.^!uazPE0 Cond cd;
s!j vBy Actor act;
a^Lo;kHY public :
[7=?I.\Cr7 template < typename T >
aumM\rY struct result_1
N5@l[F7I {
sFonc typedef int result_type;
<FU1| } ;
=_9grF- 4*_. m9{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$or8z2d1 9{n?Jy template < typename T >
|Ht~o(]&&/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fTV}IP {
?8@EBPpC do
q
`^5< {
IM&l%6[). act(t);
(&-!l2 }
]s^Pw>/` while (cd(t));
iKe68kx return 0 ;
CJ[^Fi?CH }
|C.[eHe&D } ;
APL #-`XC TWo.c _l @hIHvLpRB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_If:~mIs 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
_D~FwF&A 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3v:c'R0 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
oh^QW`#( 下面就是产生这个functor的类:
5SwQ9# DeRC_ [ -!pg1w06 template < typename Actor >
3`DwKv`+ class do_while_actor
x_BnWFP {
J+0T8
?A Actor act;
kU[#.
y=%p public :
?
EXYLG do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
fs%l j_t )w&k&TY4H template < typename Cond >
R{SN.% {; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
K._*
~-A } ;
gqQ"'SRw QAKA3{-( Xmaj7*f>p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\tZZn~ex 最后,是那个do_
E|hW{ oX3 ""u>5f kJG0X%+w class do_while_invoker
0N4+6k| {
m<| * public :
\ q=Bbfzv template < typename Actor >
G7d)X^q!xS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
KPMId`kf {
cuo'V*nWQ return do_while_actor < Actor > (act);
":,J<|Oy }
ok<!/"RX$ } do_;
a;[=bp a<mM
)[U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\XT~5N6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)MU)'1jc, 最后来说说怎么处理break和continue
o<nkK+=Afm 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
>.f'_2#Z& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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