一. 什么是Lambda
l:O6`2Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;* vVucx 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,
F)we^'X =#@eDm% SCClD6k=V ,O@xv class filler
:/N/u5.] {
K|-?1)Um public :
U2*g9Es void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/P~@__XN } ;
h&3*O[` 289@O-
W?;kMGW- 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:
,?"cKdiZ I$K? ,
$2uZdl8Rvj olNgtSX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y}_J@&: {*VCR =yv_i]9AN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cqzd9L6= RbUhLcG5 adG=L9
"n bT|NZ!V 二. 战前分析
mX78Av.z! 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。
#}50oWE 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
*B7+rd ^qL2Q* d'~sy> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+@]b}W /* --------------------------------------------- */
@SREyqC4 vector < int *> vp( 10 );
vkdU6CZO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rixP[`!]x /* --------------------------------------------- */
i{8T 8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1eC1Cyw /* --------------------------------------------- */
MWv_BXQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>}#h /* --------------------------------------------- */
X {,OP/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"mbcZ5_ /* --------------------------------------------- */
i>!7/o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z:3N*YkL 2s, [DC !8q+W`{ 2@``=0z 看了之后,我们可以思考一些问题:
z=TaB^-) 1._1, _2是什么?
e)dPv:oK3 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。
}q1@[
aE 2._1 = 1是在做什么?
70p1&Y7or 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。
zk8 o[4 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。
KlMrM% ;y =[8EQdR ]3tg|?%B 三. 动工
p<1z!`!P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gakmg#ki \|2 0E51B[ E"l&<U mA|&K8H template < typename T >
|;2Y|>= class assignment
|cpBoU {
w=EUwt T value;
Xg:w;#r, public :
V{17iRflf assignment( const T & v) : value(v) {}
&V5[Zj|] template < typename T2 >
%M{qr!?uj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
( lbF/F>v } ;
OE87&Cl"{t [(v?Z`cX\ ~m^.&mv3/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y 1a[HF^- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x2p}0N DSG tt/n +jzwi3B` ;xFx%^M}br class holder
N9LBji;nH {
}gL:"C"~ public :
nR)/k,3W template < typename T >
Uc,D&Og assignment < T > operator = ( const T & t) const
aty"6~ {
q{v:T}Q|A return assignment < T > (t);
`N$:QWJ }
utIR\e#:B } ;
f%n],tE6 H4%2"w6|! 4DhGp 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:
2$=U#!OtU 7.7aHt0 static holder _1;
4to)ff Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~)!yl. H eqvbDva^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Co|3k:I 8 而不用手动写一个函数对象。
a!UQ]prT }yQ&[Mt 0#\K9|. ra87~kj< 四. 问题分析
Z)
nB 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
w>-@h>Ln 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
R]{zGFnx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
tC;LA 4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)`,||sQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Gn*cphb tK@|sZ>3\ 五. 问题1:一致性
zNAID-5K; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
gcS?r : 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
M:: n7Em
t$Hi> struct holder
;<=Z\NX {
%:yp>nm //
X<:B"rPuK template < typename T >
*\#/4_yB} T & operator ()( const T & r) const
?vA)F)MS {
36]pE< return (T & )r;
"LwLTPC2 }
n $Nw/Vm } ;
Zv[D{ UCu0Xqf 这样的话assignment也必须相应改动:
#}M\ J0QG qV;E%XkkS template < typename Left, typename Right >
EC9bCd-z class assignment
'=s{9lxn^ {
BZJ\tPSR Left l;
a$=BX= Right r;
!sknO53`H` public :
;2#9q9( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ni2GZ<1j template < typename T2 >
@euH[< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'iY~F 0U } ;
P}`|8b1W :k; c|MW 同时,holder的operator=也需要改动:
W8blHw" -JKl\ E template < typename T >
pwF+ZNo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
UC
e{V ]T {
0Cg}yy Oz return assignment < holder, T > ( * this , t);
|~K 5] }
hQeGr2gMq Ie<H4G5Vh 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。
;\]&k 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#r|qitL3 !1b}M/Wx return l(rhs) = r;
TdU'L:<4l 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。
AX%N:)_$| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
VGYx( r* q template < typename Tp >
elqm/u class constant_t
$+k|\+iJ {
*M? [Gro/ const Tp t;
J9%I&lu/ public :
2jVvK"C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!+k);;.+ template < typename T >
sck.2-f" const Tp & operator ()( const T & r) const
ptc.JB6 {
q90
~)n? return t;
-k?K|w*X }
&wX568o } ;
S.zY0 p
uZY4}b_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>"q?P^f/ 下面就可以修改holder的operator=了
eP|_ zH13~\ template < typename T >
oO3X>y{gN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!C& ^%a {
j5gL67B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
OcE,E6LD }
xrZzfg \>\_OfY1W 同时也要修改assignment的operator()
cGSG}m@B` TFNB%| template < typename T2 >
O@>ZYA% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3s0I<cL 现在代码看起来就很一致了。
0<XxR6w 35H.ZXQp- 六. 问题2:链式操作
T8BewO=} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[#SiwhF| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
>qU5 (M_&L 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
+,_%9v?3 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7.*Mmx~]= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=`k',V_ ;LC?3. template < typename T >
7fC:'1]G struct result_1
6IJH%qUx' {
z+K1[1SM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I_Omv{&u } ;
Os/?iGlD*E `n"PHur 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6@VgLa, cAn_:^ template < typename T >
1pz-jo,2' struct ref
FEi@MJJ\e {
HLC I typedef T & reference;
NFPWh3),f } ;
D,()e^o template < typename T >
F#~*j struct ref < T &>
!8Y A1 o {
,F n-SrB: typedef T & reference;
"|BSGV!8 } ;
V ONC<wC QabLMq@n` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
y@r0"cvz9 BZ(DP_}&D template < typename T >
@}s EP&$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
QZ+G2$ {
YRCOh:W* return l(t) = r(t);
nG-DtG^z }
QQt4pDir> 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。
R\-]$\1D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NieNfurG% x.sC015Id 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
F\jawoO9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O
Q$C#:? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
r5y*SoD! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P26"z))~d 最后的布局是:
bq9/d4 Add
dK4w$~j{k / \
[c
XSk Divide 5
?<T=g / \
y8Rq2jI;(e _1 3
n:f&4uKoG< 似乎一切都解决了?不。
q7I!wD9Cff 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
+|TXKhm{ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
cI&XsnY OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
HA[7)T N1E /(?s\}O template < typename Right >
zN=s]b=/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8A}<-?> Right & rt) const
5hh6;) {
/<%EKu5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TF 80WMt }
QMy1!:Z&! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
h6}rOchj XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
:,
3S5!(y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
F%.UpV, 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
xu{VU^'Y 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Q3Y(K\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
bkz/V/ Y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
V(g5Gn? -wf>N: template < class Action >
x&"P^gh) class picker : public Action
qe22 kE# {
Z>l<.T"t' public :
ddbQFAQQQ picker( const Action & act) : Action(act) {}
^8YBW<9 // all the operator overloaded
Cs\jPh;" } ;
gGN6Yqj0 uvw1 _j? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-s1.v$g 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:
awjAv8tPO! \(&&ed: template < typename Right >
KXpbee picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$My~sN8 {
TuaP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;),,Hk }
6urU[t1 [=tIgMmz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I*$-[3/ 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。
C\OZs%]At 9XhH*tBn7( template < typename T > struct picker_maker
_Vf>>tuW {
l|iOdKr h typedef picker < constant_t < T > > result;
lL
50PU } ;
n,LM"N:
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nLC5FA7< {
K-K>'T9F} typedef picker < T > result;
/ {[p?7x> } ;
G
\Nnw==v }Z t#OA
$ 下面总的结构就有了:
wp5H|ctl 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。
q*C-DiV 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。
BjA$^ i|8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y~wr4Q= 至此链式操作完美实现。
_ n1:v~ D;jbZ9 #!%zf{(C+ 七. 问题3
@K}h4Yok 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*OIBMx#qxn W-Vc6cq template < typename T1, typename T2 >
%Pj} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qZ
+K4H {
F%af05L[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@*- 6DG-f }
jzZ]+'t [1ClZ~f 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
GCX?W` g+c%J#F= template < typename T1, typename T2 >
#};Zgixo$ struct result_2
eT ]*c?" {
i}i>ho-8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
UO!} 0' } ;
M)AvcZNs 6Z2|j~ 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?
rKd|s7l 这个差事就留给了holder自己。
/L@6Ae bD| "c Kp1 F"! template < int Order >
81!;W t(? class holder;
X8?@Y@ template <>
:i@
$s/ class holder < 1 >
inZ0iU9dy {
`D$^SHfyz public :
2Vu?Y template < typename T >
m\bmBK"I struct result_1
qPWf=s7! {
Fp[49 typedef T & result;
,dw\y/dn } ;
*M0O&" ~j template < typename T1, typename T2 >
6d2eWS struct result_2
bn5O2 {
Uspv^O9_ typedef T1 & result;
T?=]&9Y' } ;
U~@;2\
o template < typename T >
Zu4CFX-4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xXmlHo<D {
xy$aFPH!- return (T & )r;
[z=!OFdE }
\VW":+ template < typename T1, typename T2 >
CtD<%v3` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Qm"~XP {
.W2w/RayC return (T1 & )r1;
?@`5^7*
}
BC1smSlJ
} ;
`022gHYv EQZ/v gho template <>
5xNOIOpDB class holder < 2 >
d.B<1"MQ {
aM,g@'.= public :
';D>Z?l template < typename T >
U-f8D struct result_1
)qFqf<:yc {
VAyAXN~ typedef T & result;
HxLuJ } ;
.N\t3\9} template < typename T1, typename T2 >
'X/:TOk{W struct result_2
(R RRG;*n# {
Ep')@7^n typedef T2 & result;
YWV)C?5x& } ;
^U,C])n template < typename T >
o@aXzF2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JPj/+f {
a8k`Wog return (T & )r;
1}ifJ~)5S }
f6Y-ss;' template < typename T1, typename T2 >
fJ\u8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B/3xV:Gy {
,MHF return (T2 & )r2;
,,)'YhG( }
`G*fx=N } ;
PtL8Kd0`C @KZW*-" Fy.!amXu 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> >。
'C:i5?zh(q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9~K+h/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rploQF~OFF UKB/>:R return l(i, j) = r(i, j);
X"HVK+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0Q
cJ Ek u-V(
2? return ( int & )i;
F)/4#[ return ( int & )j;
5pHv5e 最后执行i = j;
65RD68a 可见,参数被正确的选择了。
*F(<:3;2 *$1F|G cN\_1 >f|0# * hOdU% 八. 中期总结
aouYPxA` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2)
2:KX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0+w(cf~6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YNp-A.o
W@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cVmF'g tWTC'Gx-J .I^Y[_.G [~n|R Oo ?1eu9; q\* PdRDUG{Jy 九. 简化
*Rc?rMF ! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
s]D1s%Mx 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+p]@ b 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
h 3 J& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s)sT\crP@ +-*/&|^等
.n?i'8 2. 返回引用。
IiX2O(*ZE =,各种复合赋值等
8CvNcO;H0 3. 返回固定类型。
nwDGzC~y< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sc rss 4. 原样返回。
'BVI ^H4 operator,
9'ky2
]w 5. 返回解引用的类型。
}me`(zp operator*(单目)
#!r>3W& 6. 返回地址。
J DOs.w operator&(单目)
_m%Ab3iT~ 7. 下表访问返回类型。
)2:U]d%pk operator[]
Qv8 =CnuOT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~C?)-
]bF operator<<和operator>>
H8Z|gq1r %F:; A OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"!D,9AkZS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
K>-01AGHL =%b1EYk template < typename Left >
5R1?jlm struct value_return
e_1L J {
W!* P template < typename T >
~O3VX75f struct result_1
Nfmr5MU_ {
nKjT&R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w+XwPpM0.n } ;
Z)}2bJwA 5tY/ d=\k template < typename T1, typename T2 >
iN5[x{^t struct result_2
}CrWmJu0 {
q$}gQ9'z' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X 0LC:0+ } ;
3u,B< } ;
C!Fi &~ !H6X%hlk k#8E9/t@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w)/~Gn676 gMU%.%p2 下面我们来剥离functor中的operator()
Ghar
hJ>v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[4;G^{
bX p>W@h*[6w return l(t) op r(t)
&@D\4b,?nm return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`9acR>00$ return op l(t)
KfQR(e9n return op l(t1, t2)
g)IW9q2 return l(t) op
C)%qs] return l(t1, t2) op
C8}
;, return l(t)[r(t)]
Z,8t!Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Xv 7noq| cV4Y=
& 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:
@Z<Z//^k 单目: return f(l(t), r(t));
&{ZUY3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`A8ErfA 双目: return f(l(t));
WzBr1
ea{I return f(l(t1, t2));
Xu|2@?l9 下面就是f的实现,以operator/为例
h]j>S #IU^(W struct meta_divide
BteeQ&A|~ {
eAG)+b template < typename T1, typename T2 >
mo&9=TaG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d *#.(C9^ {
SEH[6W3 return t1 / t2;
wGxH }
z8xBq%97us } ;
al7D3J -TS,~`O 这个工作可以让宏来做:
D/hq~- g h,,B"vPS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-x|!?u5F template < typename T1, typename T2 > \
aS~~*UHW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{$v^2K'C 以后可以直接用
32`Z3- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!t\sg 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
+ f:!9)C (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。。。)
vb}c)w
dp? ]0W64cuT p8Z;QH* 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
'6L@l {uJ"% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6;;2e> e class unary_op : public Rettype
</aQ {
s d = bw Left l;
g1(5QWb public :
d1'= \PYr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@#;*e] 1a <`wOy[e template < typename T >
*vq75k$7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.K`n;lVs {
^dE[ ; return FuncType::execute(l(t));
*kcc]*6@s }
$aN%[ 1/K1e$r template < typename T1, typename T2 >
)<qL8#["U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*zW]IQ'A {
qVH.I6) return FuncType::execute(l(t1, t2));
{dn:1IcN }
hMUUnr"8;i } ;
^YB2E* bW=3X-) ai;Q,Vy 同样还可以申明一个binary_op
0j8`M"6 q?@* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T8Q_JQ class binary_op : public Rettype
_x^rHADp {
ZSyXzop Left l;
5)5yH bS Right r;
]'w5s dP public :
@u:` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]E'?#z.t A}&YK,$5ED template < typename T >
'hV(1Mw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AjoIL {
0,Ib74N'w return FuncType::execute(l(t), r(t));
MUGoW;}v) }
&\b( lP*=4Jh template < typename T1, typename T2 >
G6G-qqXy6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lo5pn {
YMU""/( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*<6dB#'
J }
{9.UeVz } ;
A1`6+8}o;b } # L_R %Lb
cwh(9 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
Q"GM3? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7Z<GlNv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-Fu,oEj{* 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。
CDsl) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I,HtW ), 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。。。
SJc~E$5< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9!Jt}n?!g 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
|v5
ge3- 下面是修改过的unary_op
"@/pQoLy AXSip template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x(R;xB class unary_op
pV_zePyOn {
UK1 )U)*+ Left l;
3}&3{kt ,4 _H{+M public :
R[S1<m; "5O>egt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!E_|Zp]up \~(kGE--+ template < typename T >
(v|<"
tv struct result_1
)*{B_[ {
/h.{g0Xc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wU<j=lY?f } ;
MSeg7/ MF F4WX$;1 template < typename T1, typename T2 >
nvXjW@)` struct result_2
N5ZOpRH{ {
?A_+G 5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d;wq@e } ;
@xa$two 3o/f, }_ template < typename T1, typename T2 >
aX6}:"R2C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q^nfD
{
5(hv|t/a return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>A6W^J|[ }
U` HY
eJ 3&AJN#c template < typename T >
^B}m~qT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<OKc?[ {
g52)/HM return OpClass::execute(lt(t));
]&q<O0^' }
nXoDI1<[ CMOyK^(e } ;
$qdynKK j4=iHnE; Lw_|o[I} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~+Pe=~a[ 好啦,现在才真正完美了。
,*d8T7T 现在在picker里面就可以这么添加了:
7(h@5 2y;vX|lX] template < typename Right >
V@-Q&K# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t[>UAr1Vt {
,zHL8SiTX return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0 D
'^: }
k_wcol,W 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
S\:+5} ZCc23UwI Pvi2j&W84 _0'X!1" K$/"I0YyI 十. bind
NQ 6oyg@& 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。
"B
(?|r% 先来分析一下一段例子
8zj&e8&v 7I"~a<f0X` -k8sR1( int foo( int x, int y) { return x - y;}
Y3&,U bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C12V_)~2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,-E'059 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。
Q*ELMib 我们来写个简单的。
YARL/V 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(Q%
@] 对于函数对象类的版本:
UhS:tT]7 rnhLv$ template < typename Func >
sfn^R+x4,9 struct functor_trait
tNzO1BK {
}k%6X@ typedef typename Func::result_type result_type;
}kvix{ } ;
l$9k:#\FD 对于无参数函数的版本:
qwj7CIc( # M/n\em"X template < typename Ret >
PN]hG,q*4O struct functor_trait < Ret ( * )() >
cRrJZ9 {
'ZMh<M[ typedef Ret result_type;
>(igVaZ> } ;
sZ&|omN 对于单参数函数的版本:
B47 I?~{ W#P\hx template < typename Ret, typename V1 >
ij-'M{f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Fovah4q%V {
<af#
C2`B typedef Ret result_type;
SIrNZ^I } ;
ZJ)Z
对于双参数函数的版本:
+)q ,4+K%} 9Q s5e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
E#rQJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
CA`V)XIsP {
=&UE67eK, typedef Ret result_type;
Evm3Sm!S } ;
hui
#<2{ 等等。。。
;u'VR}4ph 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{*O+vtir% 2ak]&ll+h template < typename Func >
o<!H/PN struct func_return
N^oP,^+U {
N)Q_z9b= template < typename T >
d6tLCQ struct result_1
j`.&4.7+ {
UG`~RO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R3og]=uFzm } ;
p({@t=L3g @:CM<+ template < typename T1, typename T2 >
I^f|U struct result_2
?F]P=S:x {
bs\kb-\R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ag\RLJ.KD } ;
%>+lr%B } ;
v4Ag~Evcx J/Y9 X, hY{4_ie=8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Dx /w&v M x,5 template < typename Func, typename aPicker >
;0kAm
Vy class binder_1
QChWy`x {
T=pP Func fn;
p<dw C"z aPicker pk;
+-;v+{ public :
0$`pYW] @BnK C&{ template < typename T >
Y1r'\@L w struct result_1
~b#<HG\,, {
gh[q*%# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-a_qZ7 } ;
\6a' p
Q, 8wd["hga<% template < typename T1, typename T2 >
|*J;X<Vm struct result_2
1&e8vVN {
?+=,t]`!m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x1wD`r } ;
mB0`>?#i *^] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3v3cK1K@oE y'2w*? template < typename T >
6@#=z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q'H6oD` {
@(=?x:j return fn(pk(t));
YG*<jKcX }
}vB{6E+h/w template < typename T1, typename T2 >
_G-6G=q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+K'YVB
U} {
d=+zOF return fn(pk(t1, t2));
7W},5c }
rLD1Cpeb,w } ;
x%$6l >J;J&]Olf +7WpJ;C4 一目了然不是么?
@/As|) 最后实现bind
1=+S'_j ?6vGE~MuR h8.(Q`tli template < typename Func, typename aPicker >
(]mBAQ#hw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{s*1QBM$\Z {
wH=7pS"s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e]!`94f }
K(MZ!>{ SI6?b1;-:F 2个以上参数的bind可以同理实现。
2XBHo ( 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。
/;q3Q# L*Ffic 十一. phoenix
er
1zSTkg Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
90JWU$K Ls|)SiXrY for_each(v.begin(), v.end(),
~9!@BL\ (
qS}{O0 do_
+('xzW [
&BKnJ{,H cout << _1 << " , "
56C'<# ]
C)qG<PW.! .while_( -- _1),
tQxAZ0B^ cout << var( " \n " )
SJ8
~:"\P )
[UdJ(cGf );
HCktgL:E= rWM5&M 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ZW;Re5?DJ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Mp5Z=2l5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
E'+z.~+
那么我们就照着这个思路来实现吧:
=y?Aeqq\fl -yIx:*KI ow,! 7|m template < typename Cond, typename Actor >
>W:kTS< class do_while
- t4F {
8-L -W[ Cond cd;
@O6
2}F Actor act;
tC+11M public :
j6*e^
B template < typename T >
&u2m6 r>W struct result_1
]REF1<)4z {
u8x#XESR7 typedef int result_type;
@Ko}Td&E( } ;
aNICSxDN Fv^>^txh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bI;u};v D#>d+X$ template < typename T >
2R3)/bz-SV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FYg{IKg {
\$,;@H5I^ do
6SAYe%e {
oBPm^ob4 act(t);
sw(|EZ7F }
7Sycy#D while (cd(t));
IS{>(XT{ return 0 ;
cGg~+R2P }
kf' 4C
"} } ;
QcdAg%"yy Jjx1`S*i _ ^0UK|[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,F|49i.K 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。
P>]*pD 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。
x)kp*^/ 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。
k#5Qwxu` 下面就是产生这个functor的类:
+'g~3A-G E@@XWU21;N v?q)E%5j template < typename Actor >
T' )l class do_while_actor
V$MMK {
&X}i%etp^2 Actor act;
+=L^h9F public :
Jj+Hj[(@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AHP;N6Y6 H|d"45J_ template < typename Cond >
Ch&2{ng picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6l(HD([_p } ;
F^wm&:%{` Bh q]h HAcC& s8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6oR5q 4 最后,是那个do_
mx0EEU* F*,RDM'M @aWd0e] class do_while_invoker
T^nOv2@, {
srIt_Wq public :
zW ; sr. template < typename Actor >
-h&KC{Xab do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oMb@)7 {
Y$eO:67; return do_while_actor < Actor > (act);
R\lUE,o]<q }
yRldPk_ } do_;
ggzcANCD< ^" UZ.@sq' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3TnrPO1E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5}'W8gV? 最后来说说怎么处理break和continue
&jE@i# 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。
~|8-Mo1ce 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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