一. 什么是Lambda
411z-aS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WD5jO9Oai 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,
R[kF(C& &UVqFo qT01@Bku Nxt`5kSx= class filler
]x66/O\0u {
gH.$B' public :
VR'zm\< D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>%5GMx>m } ;
lk[u WpOH1[8v g][n1$% 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:
qC-4X"y+ S_ra8HY8 5~$WSL?O) K"!U&`T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
t qUBl?i 8g=];@z cG (%P$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zcuz @ {b-SK5%]L nkz<t xVrLoAw 二. 战前分析
]z2x`P^oI 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$'po# 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
KO/#t~ |[p]])
o A8k $.E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k@pEs# a /* --------------------------------------------- */
t*fH&8( vector < int *> vp( 10 );
3EH@tlTl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qW /&. /* --------------------------------------------- */
{].]`#4Jx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A"0Yn(awWu /* --------------------------------------------- */
D~TlG@Pq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v?}rA %so /* --------------------------------------------- */
,Xg^rV~] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(,|eE)+ /* --------------------------------------------- */
Bc`L]< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a'?LC)^ UR(i_T&w c[;A$P=
8. xiL+s- 看了之后,我们可以思考一些问题:
'Hgk$Im+ 1._1, _2是什么?
/`t}5U>S_ 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。
0X$2~jV> 2._1 = 1是在做什么?
=iB$4d2 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
;Zc0imYL Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
qxcTY|& N8,g~?r^ C>F5=& 三. 动工
1(Z+n,Hh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F=PBEaX wa!z:}] 9Z"WV5o Ft}nG&D template < typename T >
`-Tb=o}. class assignment
MwL!2r {
/7ShE-.5# T value;
F&Rr&m public :
] VEc9? assignment( const T & v) : value(v) {}
gQ|?~hYYv template < typename T2 >
?kRx;S+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tOZ-]>U } ;
P)~olrf LoSrXK~0~J LMN`<R(q] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YRv}w3yQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
QWWI crx%;R N/1xc1$SB jthyZZ class holder
V2:S
9vO' {
4F<was/ public :
ScQ9p379 template < typename T >
9j}Q~v\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q=Q&\.< {
W}|k!_/ return assignment < T > (t);
Hq&MePl[ }
:*R+ee,&- } ;
nITkgN:s |x=(}g ,#9i=gp 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:
UMMGT6s,E8 IR&b2FTcU static holder _1;
6BZi4:PDx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L+mHeS l Fh&USn" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y'<5P~W!a 而不用手动写一个函数对象。
P,#l~ \ s!]QG LG{50sP` $O fZp<M 四. 问题分析
.&Sjazk0XO 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。
.4Mc4' 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。
0LTsWCUQ6e 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a=sd&](_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"|N0oEG& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U.=TjCW U} Pr1 五. 问题1:一致性
B7S)L#l_\ 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?|
mi@uX@ # 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
iszVM S2 P9C" struct holder
07\]8^/G {
bn=7$Ax //
f:AfM f>m template < typename T >
9niffq)h T & operator ()( const T & r) const
tiRi_ {
J/rF4=j%xy return (T & )r;
&KV$x3 }
B- |C%~fe } ;
M"Z/E>ne g>a%
gVly 这样的话assignment也必须相应改动:
_UbyhBl DweF8c template < typename Left, typename Right >
UnyJD%a class assignment
TXbi>t:/S{ {
C?<[oQb# Left l;
SPvKq=, Right r;
O7J V{'? public :
a4]=4[(iu> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0}e&ONDQ template < typename T2 >
r
jnf30 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
)Q<u0AxAn } ;
%wGQu;re "b"|ay 同时,holder的operator=也需要改动:
%+(fdk-k+ L9l]0C37e template < typename T >
&O5&pet assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fAR6 {
oJc7az return assignment < holder, T > ( * this , t);
rT;_"y} }
=A_{U(> 7p{2&YhB 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。
KPZqPtb; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
VK|$SY( LX(`@-<DH return l(rhs) = r;
20M]gw] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
aq9Ej]1b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kZc Ge* N0YJ'.=8, template < typename Tp >
N*KM6j class constant_t
" "CNw-^t {
u~Y+YzCxV const Tp t;
Lf;Uv[^c public :
|9)y<}c5oM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_1jeaV9@ template < typename T >
5X^`qUSv const Tp & operator ()( const T & r) const
@Dd ( {
n ,@ge return t;
l HZ4N{n }
&hWYw+yH\ } ;
, lBHA+@ +@do<2l] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`Tr !Gj_ 下面就可以修改holder的operator=了
%.:]4jhk iP?lP= M template < typename T >
7V"Jfh4_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Qs 'dwc {
NH,4>mV$! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%D ,(S-Uj }
1Nz#,IdQ d81[hT}q 同时也要修改assignment的operator()
h|EHK!<"8 x`K"1E{2 template < typename T2 >
'~x jaa;. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:ZXaJ! 现在代码看起来就很一致了。
7[M@;$ z~jk_|?|? 六. 问题2:链式操作
&qm:36Y7Xg 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-)e(Qt#ewl 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。
%,udZyO3uR 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。
}jL4F$wC 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ItG|{Bo 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
n&E/{o( "ZG2olOqLI template < typename T >
[t]q#+Zs struct result_1
n%{oFTLCo {
bFfDaO<k typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Rts}y:44 } ;
UJ&gm_M+kL %vU*4mH 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3`ze<K(( _2xYDi template < typename T >
okBaQH2lUl struct ref
B,A\/%< {
rTeADu_vf typedef T & reference;
"':SWKuMx } ;
(U*Zz+ R template < typename T >
J*qo3aJjE struct ref < T &>
/ KKA/ {
A$]#f typedef T & reference;
Hnbd<?y
} ;
21~~ =+)X .1[pO_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I!~3xZ QaAMiCZFR template < typename T >
^K!R4Y4t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(FOJHjtkM {
:;o?d&C return l(t) = r(t);
tsf!Q }
a&gf0g;@I 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。
>soSOJ[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2/l4,x {G _|gs 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
vtTXs]> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D 6F/9| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wM#q [m; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_;k))K^ 最后的布局是:
Le,+jm Add
}Q{4G / \
C,5Erb/ Divide 5
4cAx9bqA / \
`Ro>?H _1 3
|d_ rK2 似乎一切都解决了?不。
l4q7,%G 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。
~#iAW@ 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。
w%f51Ex 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:
+9_E+H'?! ~VJP:Y{[ template < typename Right >
#EO],!JM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E>qe hs,g Right & rt) const
cONfHl{ {
`aaT
#r return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.%mjE' }
su Z` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/S%!{;: 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。
|r53>,oR<: 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。
6
ZVD<C :\ 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。
"z|%V/2b3 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。
)auuk< 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?
f8L3+u 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:
zuBfkW95+ ^r~R]stE^ template < class Action >
i<{/r-w=E class picker : public Action
Z/I`XPmk {
R]_fe4Y0 public :
bqUQadDB picker( const Action & act) : Action(act) {}
0"=}d y // all the operator overloaded
OY(znVHU } ;
K.\- DT#Z6A 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。
u2Qs}FX 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:
/4u:5G 8\8%FSrc template < typename Right >
hin6cac picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OTwXc*2u] {
I,!>ZG@6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c#(&\g2H }
1z=}`,?> WFFpW{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~uu~NTz 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。
1V1T1 !)'|Y5 o template < typename T > struct picker_maker
69/qH_Y {
.#ATI<t typedef picker < constant_t < T > > result;
vghn+P8 } ;
.;~K*GC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0B~Q.tyP {
U>_#,j typedef picker < T > result;
t8FgQ)tk } ;
_yVF+\kQ +l_$}UN 下面总的结构就有了:
,=p.Cx'PR functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
_fANl}Mf: picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
eE;")t, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'k[gxk|d2 至此链式操作完美实现。
G6x 2!Ny sOW,hpNW F`YxH*tO7 七. 问题3
Z'z~40Bda 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
S~ 3| )Z2t=&Nw template < typename T1, typename T2 >
<0I=XsE1iX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t~"DQqE {
]6 {\`a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E.~~.2
}
uu582%tiG B 9AE* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Sf0[^"7 :7Q,
`W9 template < typename T1, typename T2 >
|qsY0zx struct result_2
o] 7U;W {
R!LKGiN typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ss>?fyA } ;
uP[:P?,t XD\Z$\UJE 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?
CDM==Xa* 这个差事就留给了holder自己。
\M`fkR,,' @3b|jJyf 1)m&6:!b template < int Order >
C\dlQQ class holder;
F
/:2+ template <>
>#\&%0OZw class holder < 1 >
&vp0zYd+v {
9#@CmiIhy public :
vXM``| template < typename T >
3M&75OE struct result_1
L&nGjC+Lr {
VCvqiHn typedef T & result;
oWUDTio#[ } ;
{m%X\s;ni template < typename T1, typename T2 >
8; s$?*Gi struct result_2
XOy#?X/` {
4hv'OEl typedef T1 & result;
]& qmV } ;
%lU$;cY template < typename T >
RFkJ^=} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N]sX
r {
Ma3Hn return (T & )r;
dj76YK }
6gfdXVN5 template < typename T1, typename T2 >
qqYH}%0dz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BDg6ZI<n {
o*u A+7n return (T1 & )r1;
o^!
Zt 9 }
=>CrZ23B" } ;
hD/bO ~U~4QQ V template <>
s"?&`S class holder < 2 >
xf@D<}~1 {
Pne[>}_l/ public :
rLcQG template < typename T >
^ffh struct result_1
Bv |Z)G%RR {
| JL47FR typedef T & result;
]eq3cwR[| } ;
\0pJ+@\T9 template < typename T1, typename T2 >
5aTyM_x struct result_2
O ,[aL;v {
X3Vpxtb typedef T2 & result;
n.y72-&v } ;
y o[!q|z template < typename T >
|[TH
~o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sh?Dxodp9 {
N3H!ptn37 return (T & )r;
>}/"gx }
+*
)Qi) template < typename T1, typename T2 >
Q_#X*I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3P p*ID {
E4[\lX$J return (T2 & )r2;
9=I(AYG{m }
6#5@d^a } ;
!{SU G+.2 @11voD ?kb\%pcK 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^\mN<z( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>|7&hj$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
zT~ GBC-IX 1)NX;CN return l(i, j) = r(i, j);
(vjQF$Hp 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
VPg`vI$(X *(d^k; return ( int & )i;
&^9>h/-XT return ( int & )j;
j>R7OGg' 最后执行i = j;
-ij1%#t z 可见,参数被正确的选择了。
J\
xMhR;lKY YKl!M/
,^o^@SI)
a+mq=K 八. 中期总结
,lA J{5\# 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:
N
&p=4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ze Shn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VV]{R' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4'9h^C& sS(^7GARa =GM!M@~,Ab HA"dw2| ZLKS4 <WBGPzVZE 九. 简化
YQX>)' 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。
D?5W1m]E,s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o(~JZik 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:
P!YT{} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G';oM;~/| +-*/&|^等
~`_nw5y 2. 返回引用。
.#WF' =,各种复合赋值等
'}4[m>/ 3. 返回固定类型。
^Z:x poz, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NnHM$hEI"U 4. 原样返回。
7@tr^JykO operator,
^#^u90I 5. 返回解引用的类型。
~P6K)V|@< operator*(单目)
L1C'V/g 6. 返回地址。
[TO:-8$. operator&(单目)
3y 3
U`Mo 7. 下表访问返回类型。
3+ i(fg_ operator[]
nNilTJ
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(%+DE4? operator<<和operator>>
o~>p=5t 8@+YcN;-> 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。
"?qu(}| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5-mJj&0:! x=au.@psBS template < typename Left >
V`fh,(: struct value_return
J;_JHlK {
nVyb B~.= template < typename T >
]r"{G*1Q
9 struct result_1
RXx
+rdF0 {
[>_(q|A6+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)If[pw@j } ;
ir,Zc\C BTd'bD~EA template < typename T1, typename T2 >
LK:|~UV? struct result_2
6gR=e+ {
[[s k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y?%6af+ } ;
@MB;Ez
v } ;
>9u6@ !^"hYp` Ugdm" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<
m9O0 ^~`8 - TE 下面我们来剥离functor中的operator()
dNJK[1e6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ryn) [Z5x_.k"I return l(t) op r(t)
+.lO8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`chf8 return op l(t)
+j@|D@z return op l(t1, t2)
M2zfN ru return l(t) op
dU&.gFw1 return l(t1, t2) op
>$Fc=~;Ba return l(t)[r(t)]
mML^kgy\N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
U<6k!Y9ny dl":?D4H 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
'g=yJ 单目: return f(l(t), r(t));
RD_;us@&&* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-dvDAs{X 双目: return f(l(t));
`jZX(H return f(l(t1, t2));
dIpt&nH&$ 下面就是f的实现,以operator/为例
'Vrev8D /e7'5#v struct meta_divide
/t9w%Y {
q/B+F%QiMQ template < typename T1, typename T2 >
ASYUKh,h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vSnb>z1 {
%cm5Z^B1" return t1 / t2;
a<Ns C1 }
FQ-(#[ } ;
]nQ$:%HP c~tSt.^WX 这个工作可以让宏来做:
YwF6/JA0^ =6W:O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Zgg 7pL)#c template < typename T1, typename T2 > \
!gk\h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Fb``&-Qm: 以后可以直接用
~.@fk}'R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<7jb4n< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Z956S$gS (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。。。)
Qrt8O7&(' iZSSd{jO XsG]-Cw 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
_L=vK=, c\]L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"w'YZO]> class unary_op : public Rettype
"yz\p, {
4KM$QHS5{ Left l;
iP!Y4F public :
G/8xS= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?X9
=4Z~w asq/_` template < typename T >
Hwc{%.% ae typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
52["+1g\ {
hL3,/^;E , return FuncType::execute(l(t));
5{u6qc4FW }
G4{qWa/ 2s4=%l template < typename T1, typename T2 >
DdQf%W8u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fM|g8(TK, {
bK].qN return FuncType::execute(l(t1, t2));
:te xl }
6m.Ku13; } ;
tZ@+18 z1FbW&V Qr<%rU^{. 同样还可以申明一个binary_op
I|j tpv} R^2Uh$kk{A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"{Be k< class binary_op : public Rettype
~c="<xBE {
z^Jl4V Left l;
b$
x"&& Right r;
~`})x(! public :
X<m%EXvV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xk*3,J6BK !Q(xOc9>Ug template < typename T >
}g*-Ty typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@*uX[) {
QB.'8B_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{''|iwLr }
vaf9b}FL YT5>pM-% template < typename T1, typename T2 >
4'd{H
Rs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#LN
I&5 {
\i,cL)HM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-PnC^r0L$ }
HEuM"2{DMM } ;
*3/7wSV: Hr+-ndH!Pq VBX#
!K1Q 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$#G%FMv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[[e |GQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3opLLf_g 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
b66X])+4jE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V{h@nhq 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Ft7a\vn*B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N-rmk 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
)RYnRC#O 下面是修改过的unary_op
H{f_:z{{ 7idi&h" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[)3 U])w/ class unary_op
B
(1,Rq[ {
_onp%* Left l;
p0rwiBC=q @1F 'V' public :
0H3T'J%r Q@2tT&eL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_=L;`~=C9e \u]CD}/ template < typename T >
.UrYF 0 struct result_1
gx*rSS?=N {
<!9fJFE typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\ZFQ?e,d } ;
?nZ <? Z% ;4Ed template < typename T1, typename T2 >
l;BX\S struct result_2
Nr"N\yOA/ {
-m160k3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
aE BP9RX}z } ;
eh(Q^E;* ,0Zn hS)kq template < typename T1, typename T2 >
%EGr0R( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~9?U_ahfVt {
gOyY#]g return OpClass::execute(lt(t1, t2));
16QbB; }
z`/.v&<>V #Q3PzDfj template < typename T >
RW7oL:$dt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c[ony:6 {
=$8@JF' return OpClass::execute(lt(t));
[S]!+YBK }
d=Do@)
m| {TncqA } ;
c,q"}nE8w 0sd-s~; +V9B 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^
6.lb\ 好啦,现在才真正完美了。
dPx<Dz; 现在在picker里面就可以这么添加了:
?Y{^un 8}, <e>q template < typename Right >
T;4`wB8@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
kz0=GKic {
2Nn1-wdhb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HB7( }
-k&{nD| 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
m`$>:B V+qJrZ,i g6g$nY@Jm hoR=%pC* #jZ@l3 十. bind
{KDgK 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。
9U)t@b 先来分析一下一段例子
ahtYSz_FM V-_/(xt* Hl3)R*&'J int foo( int x, int y) { return x - y;}
3u*hTT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wm=RD98 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=x^l[>sz 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。
VkpHzr[k 我们来写个简单的。
b(RBG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0[lsoYUq 对于函数对象类的版本:
gt_XAH A)zPaXZ template < typename Func >
ADGnBYE struct functor_trait
!\0F.* {
fYhR#FVI typedef typename Func::result_type result_type;
D#7_TKX } ;
}t|Plz 对于无参数函数的版本:
7%9)C[6NSs l>~`;W template < typename Ret >
RxZm/:yuJ. struct functor_trait < Ret ( * )() >
Taf
n:Nw} {
>`89N'lZBm typedef Ret result_type;
MCeu0e^) } ;
@8nLQh^ 对于单参数函数的版本:
qWO]s=V! wn+j39y?ZY template < typename Ret, typename V1 >
j/9WOIfa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\2Og>{"U {
t<sNc8x typedef Ret result_type;
3@)obb } ;
JoCA{Fa} 对于双参数函数的版本:
.G}k/`a X0WNpt&h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5g``30:o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WRD
A ` {
2@ 9pr typedef Ret result_type;
W|dpFh` } ;
qO-C%p
[5 等等。。。
94|yvh.B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PK6*}y ZBX template < typename Func >
'@TI48 J+ struct func_return
9?;@*x {
5VR.o!h3I template < typename T >
F aFp_P? struct result_1
~uI**{ {
{'h_'Y`bOQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;1W6"3t-Y } ;
$Z;B QJVH g5#CN:%f template < typename T1, typename T2 >
Gg%tVQu struct result_2
fcRj {
p jKt:R} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mG)8U{L } ;
b~_B
[cf } ;
4:vTxNs&S $!G` D= ]@X{dc 最后一个单参数binder就很容易写出来了
47IY|Jdz r6`\d k template < typename Func, typename aPicker >
nr OqH
class binder_1
z% V* K {
4\M8BRuE Func fn;
}[ ].\G\G aPicker pk;
!?nu? public :
g96T*T :peqr!I+K template < typename T >
pOm@b`S% struct result_1
2;G98H {
P,i"&9 8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K@HQrv< } ;
eC ~jgB U98_M)-%& template < typename T1, typename T2 >
->\N_|_ struct result_2
Ap%O~wA' {
fk>l{W}e) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Dl%?OG< } ;
9x=3W?K:, S'o ]=& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o{V#f_o bM"fk& template < typename T >
2MuO*.9D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:BZMnCfA {
R2w`Y5#` return fn(pk(t));
&5u BNpH }
Y0@yD#,0~ template < typename T1, typename T2 >
mDfwn7f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#vQ? {
P@gtdi(Q return fn(pk(t1, t2));
Ep mJWbU }
cC%j!8! } ;
R4b-M0H %M9;I zPVd(V~(T 一目了然不是么?
>AG^fUArH 最后实现bind
LeSHRoD 1Bg_FPu y"vX~LR template < typename Func, typename aPicker >
,/&Z3e picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@`w n<%o$ {
OV[`|<C ' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>
\3ah4"o }
gg[9u- D`VFf\7 2个以上参数的bind可以同理实现。
Vclr2]eV4O 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。
EMlIxpCn: "jR]MZ 十一. phoenix
HzvlF0f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,=|4:F9
`
W4dx& for_each(v.begin(), v.end(),
rjUBLY1( (
V^n0GJNo do_
JrDHRIkgm [
QU/fT_ORw cout << _1 << " , "
',ZF5T5z@ ]
z(me@P!D~ .while_( -- _1),
5 y cout << var( " \n " )
6Y1J2n" )
(a.1M8v+Sg );
)eYDQA>J ewnfeg1 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:
L-\ =J 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
Mvb':/M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)KY:m |Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g9KTn4 aMTFW_w ^Kqf~yS% template < typename Cond, typename Actor >
Au.:OeJm class do_while
I@\+l6&#; {
5G(E&>~ Cond cd;
k_aW Actor act;
DM),|Nq" public :
c?K~/bx. template < typename T >
40#9]=;} struct result_1
SEM8`lnu {
C\Vg{&' typedef int result_type;
.Evy_o\^ } ;
6~8F!b2 eLfvMPVo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|g-b8+.=] e1/sqXWo template < typename T >
VWi2(@R^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h*w6/ZL1 {
? \m3~6y do
>7b)y {
por/^=e{Y act(t);
qX#MV>1 }
9+qOP>m while (cd(t));
>jx.R return 0 ;
3fr ^ T }
OgCy4_a[f } ;
" aq'R(/`c p&N#_dmlH oyx^a9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E m{aM 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。
WE6\dhJ< 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。
}Ln@R~[ 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。
~/-eyxLTm 下面就是产生这个functor的类:
-rSIBc:$8 {fDTSr?/ vF4]ux&
template < typename Actor >
|L::bx( class do_while_actor
kV&9`c+ {
aeP[+ I9 Actor act;
cpZc9;@IC public :
S%mfs!E> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ug%_@t/? jQh^WmN template < typename Cond >
{Wv%zA*8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>v+jh(^ } ;
Y`GOER \9{F5Sz 6GL=)0Ah 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
T!2=*~A 最后,是那个do_
jqnCA<G~B- D'_Bz8H!p h|;qG)f^ class do_while_invoker
{i [y9 {
OB-Q /?0 public :
Dg>^A template < typename Actor >
=!b6FjsiG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6^)}PX= * {
LM)`CELsYc return do_while_actor < Actor > (act);
f{&bOF v }
?KE$r~dn } do_;
OMrc_)he\ $V>yXhTh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r[txlQI9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZKpvDH' 最后来说说怎么处理break和continue
y9l*m~ 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。
5|8^9Oe5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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