一. 什么是Lambda
KGP2,U6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N;r,B 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,
>[ lj8n j1**Ch/
78qf LP=!u~? class filler
=E4nNL? {
5jx{O${u public :
OK3B6T5w= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wT*`Od8w } ;
K# _plpr z_A%>E4 WYEvW<Hv 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
3i35F.=X, ^]E| >~\ FCqs' Pbm;@V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Wd~}O<" 9FPl K8284A8v 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FY#`]124* 1D=My1B GbB&kE3KP Haq23K 二. 战前分析
eUF PzioW 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>6jyd{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
R`TM@aaS: _@?]!J[ mI0|lp 1$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ks(PH6:]< /* --------------------------------------------- */
pSV
8! vector < int *> vp( 10 );
G=yQYsC$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Jv7 @[<$ /* --------------------------------------------- */
r~t&;yRv sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P3lNns3 /* --------------------------------------------- */
4fP>;9[F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Fo~C,@/Qt /* --------------------------------------------- */
2<u vz<B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z( xn- /* --------------------------------------------- */
`pII-dSC% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
rp(`V@x3 &,NHk9.aq *2;w;(-s ]S;e#u{QE 看了之后,我们可以思考一些问题:
MzJ5_} 1._1, _2是什么?
"uZ'oN 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。
8&dmH& 2._1 = 1是在做什么?
"* 'rzd 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。
w5qhKu!1 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。
v[F_r ukG1<j7. 1AoBsEnd 三. 动工
e^Jy-?E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M}38uxP ^@{'! N DrMcE31 w
:^b3@gd template < typename T >
}=XL^a|V class assignment
}o)GBWqHR {
2Ybz`O!
T value;
,:=E+sS
public :
]!0*k#i_. assignment( const T & v) : value(v) {}
=_
-@1
1a template < typename T2 >
5%tIAbGW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nNBxT+3*i } ;
KwpNS(]I atl0#F Bd &yVii^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
V4VTP]'n 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"8{u_+_B* I&>R]DV y1k""75 vcV=9q8P1 class holder
Mc76) {
@iWIgL public :
Q#:,s8TW[ template < typename T >
&Hh%pY" assignment < T > operator = ( const T & t) const
(`>4~?|+T {
oX?2fu- return assignment < T > (t);
U
R@'J@V#: }
2! &:V] } ;
,$}v_-:[l $lV0TCgba8 u\=Nu4)Z
F 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7F+w o = @ph static holder _1;
TioI$?l>W( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1j0yON =>S5}6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+TUtVG 而不用手动写一个函数对象。
W P.6ea7k 4(B,aU>y zFQxW4G /6L\`\g 四. 问题分析
;O{AYF?,N 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。
*h-nI= 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。
W.0dGUi* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
tQ=U22&7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Gi;eDrgj~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
f}XUxIQ-< B8w0DJ 五. 问题1:一致性
NUx%zY 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?|
x#Hq74H, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c*1B*_08 6S`eN\s struct holder
ChmPO|2F {
O \lt!p3F //
K mL
PWj template < typename T >
5^P)='0* T & operator ()( const T & r) const
]
J:^$] {
hnG'L*HooE return (T & )r;
*W#x#0j }
9>%f99n } ;
PlBT
H 'SOp!h$ 这样的话assignment也必须相应改动:
ULQ*cW&;? ApS/,cV template < typename Left, typename Right >
P8;|>OLZ) class assignment
W@pVP4F0xM {
2/>AmVM Left l;
VN`2bp>5I Right r;
SjG=H% public :
6 D~b9e assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4[+n;OI template < typename T2 >
rxm!'.+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
vco:6Ab$ } ;
)v
['p ZH~m%sA 同时,holder的operator=也需要改动:
Hyq|%\A X "1q$xwc template < typename T >
}$iH3#E8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*qKwu?]?> {
KvktC|~? return assignment < holder, T > ( * this , t);
G H^i,88 }
46}/C5 PtmdUHvD 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。
}bix+/] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Eiz\Nb LFg<j1Gk` return l(rhs) = r;
Pme`UcE3H 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。
3go!P]) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rq2XFSXn F(@|p]3* template < typename Tp >
p,ZubRJ" class constant_t
wf8vKl#Kfw {
- +
$u const Tp t;
t{84ioJ"$ public :
#2x\d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Y@#~8\_ template < typename T >
eMWY[f3 const Tp & operator ()( const T & r) const
mn
8A%6W {
T6AFwo,Q return t;
3(vI{[yhT }
4*m\Zoq> } ;
##R]$-<4dQ G^ n|9)CVW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"o[\Aec: 下面就可以修改holder的operator=了
8+gSn GytI_an8 template < typename T >
> -k$:[l assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#4d0/28b {
ab3" ?.3m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ScM2_k`D }
%{o5}TqD I uhyBo 同时也要修改assignment的operator()
)`;?%N\ M#
S:'WN template < typename T2 >
"$
u"Py T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nQ/(*d 现在代码看起来就很一致了。
8!:4m"Y 51&wH 六. 问题2:链式操作
1v,4[;{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b4,yLVi<T 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。
tEf-BV;\y 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。
2R|2yAh 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。
0/-[k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R,6?1Z:J HHg=:>L z template < typename T >
MZ% P(5 struct result_1
qK(?\t$ {
EY> %#0 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kiqq_`66 } ;
@8V8gV?zm Z>Sv[Ec 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:
2+y4Gd 7 !X
|Tf template < typename T >
%T1(3T{Li struct ref
> `z^AB {
){8^l0b typedef T & reference;
~#) DJ } ;
?t?!)# X template < typename T >
]9b*!n<z struct ref < T &>
5UjXpS {
eQzSWn[ typedef T & reference;
9) mJo( } ;
AL,|%yup 7j._3'M=Kc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K$f~Fft ob-be2EysH template < typename T >
`?`\!uP" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?vM{9!M {
Hyc19| return l(t) = r(t);
W)j/[ }
FDpNM\SR1l 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3%k@,Vvt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
FnL~8otPF' umD . 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
`[Z?&'CRQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M62V NYt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.VWH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S@T>u,t' 最后的布局是:
+gK7`:v4O* Add
wK|&[ms / \
x!LUhX ' Divide 5
<fN?=u+ / \
u3"F7
lJ _1 3
X8?|5$Ey 似乎一切都解决了?不。
+| Cvv]Tx1 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。
ioh_5
5e 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。
0'aZ*ozk 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:
uXtfP?3Vy =C5[75z#+ template < typename Right >
[(UQQa=+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
uw;s](~E Right & rt) const
H^'EY:| {
zBqr15 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3$WK%"%T }
N=:yl/M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!"p,9 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。
.KK"KO5k 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。
:t9(T?2 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。
H6e^"E 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。
<>2QDI6_ 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?
)3z.{.F 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:
31J7# S2 IKAF%0[R|j template < class Action >
)lH?XpfTjm class picker : public Action
5.5dB2w {
w;{k\=W3Ff public :
zg|yW6l)9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9;JUc0% // all the operator overloaded
"52wa<MVJ } ;
pOw4H67 }]tSWVb* 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。
0H;dA1 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:
=XudL^GF Awe\KJ^` template < typename Right >
Auv/w}zrr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?Cmb3pX^\ {
*)u_m h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@{XN}tWDOp }
?CM,k0 uK): d&]Ux Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GTJ\APrH 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。
qfN<w&P vWzNsWPK"{ template < typename T > struct picker_maker
PMkwY{.u {
zgVplp typedef picker < constant_t < T > > result;
Og-Mnx3 } ;
uodO^5"- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`4l>%S8y: {
%3"3OOT7 typedef picker < T > result;
V}@c5)(j } ;
bCA3w%,kM ]:]2f9y 下面总的结构就有了:
)mwY]
! 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。
nef-xxXC^I 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。
uCmdNY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7|65;jm+ 至此链式操作完美实现。
lm-ubzJN O(WFjmHx _BcB@a 七. 问题3
Re,0RM\ 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。
^!Bpev ,gD30Pylz template < typename T1, typename T2 >
mX,#|qLf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
} vcr71u {
ZOS{F_2. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5p"*nkF }
0nhsjN}v -YSn 3= 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:
5nf|CQH6? Rp. @
template < typename T1, typename T2 >
\^':(Gu4o struct result_2
7+=j]+O {
MS,H12h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
C8NbxP } ;
yHT}rRS8 tk_y~-xz 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?
\U~ggg0h 这个差事就留给了holder自己。
RTF{<,E.UX /j3oHi$ }qbz &%R template < int Order >
s?OGB} class holder;
F"B! r -J template <>
APK@Oq class holder < 1 >
r+$ 0u~^ {
etGquW. public :
eb.`Q+Gb template < typename T >
{SK8Mdn struct result_1
kl2]#G( {
x40R)Led typedef T & result;
?e&CbVc4 } ;
P\SD_8 template < typename T1, typename T2 >
/Tv<
l struct result_2
oHeo]<Fbv {
'fK_J}+P typedef T1 & result;
MQ,$'Y5~H } ;
| b@?]M template < typename T >
4p %`Lv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S7N54X2JwL {
@,zBZNX
y return (T & )r;
)t)tk=R9N }
dqd Qt_ template < typename T1, typename T2 >
U.>n]/& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,9W 0fm\t {
vi lNl| return (T1 & )r1;
,wZ[Y
3 }
xB9^DURr\ } ;
7g(rJGjtg 5O)Z} template <>
i-niRu< class holder < 2 >
_jeub [ {
|bd5aRS9 public :
DYzVV(_J" template < typename T >
#gsAwna3 struct result_1
PB }$.8 {
-Ca.:zX typedef T & result;
;5y!,OF6 } ;
5]'iSrp template < typename T1, typename T2 >
n7{1m$/ struct result_2
!kmo%+ {
(v(_XlMK typedef T2 & result;
Prjl ;[I} } ;
X*FK6,Y|( template < typename T >
: PQA9U| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O7rm( {
q{KRM\ooYs return (T & )r;
_L# Tp }
Blaj07K template < typename T1, typename T2 >
gdkO|x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<_42h|- {
Q^0K8>G^ return (T2 & )r2;
c}rRNS$F }
D:.^]o[
} ;
-AcQ_dS U*1~Zf QuF%m^aE 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> >。
Of:e6N 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#2u-L~n 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=YPWt>\a} Y z%= return l(i, j) = r(i, j);
A.z~wu%( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[~jhOv^ tK8\Ib J return ( int & )i;
?%;uR#4 return ( int & )j;
Xwx;m/ 最后执行i = j;
hi.{ 可见,参数被正确的选择了。
;B1}so1] C ,fIwqOr3 M_*w)< e@F&/c yChC&kX
Z+ 八. 中期总结
7a@V2cr@ 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:
,ew<T{PL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'# (lq 5
c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?$r+#'asd( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Bv9;q3]z- -B`;Sx &s]
s]V) 5i1 >z{ ,QKG$F [3/P
EDkw 九. 简化
b*p,s9k7 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。
av`b8cGg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zb;2xTH+ 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:
;q$<]X_S)} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.X:{s,@ +-*/&|^等
[Q^kO; 2. 返回引用。
w)!(@}vd =,各种复合赋值等
BE3~f6 ` 3. 返回固定类型。
MfYe @;m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1noFXzeU3 4. 原样返回。
`5!7Il operator,
S3 x:]E: 5. 返回解引用的类型。
&Kjqdp operator*(单目)
A= ,q& 6. 返回地址。
K-vso4@BJ operator&(单目)
}i/{8OuW 7. 下表访问返回类型。
0Fi7| operator[]
qBCZ)JEN#U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Sb,{+Wk operator<<和operator>>
]8H;LgM2 -lAA,}&+! OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
rylllJz|L: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?m~x%[Vn zGz5|u template < typename Left >
SM^6+L"BE struct value_return
y()#FRp7 {
.Hgiru& template < typename T >
HP?e?3.T struct result_1
A:p0p^* {
VQ}=7oe%q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Z2
t0l% } ;
F92n)*[ ?G8 D6 template < typename T1, typename T2 >
kdoE)C struct result_2
wvUph[j}J {
<-lz_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`ZNjA},. } ;
pwu5Fxn) } ;
Q
|l93Rb` lGcHfW)Y 67n1s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
c)$/Uu C[x!Lf8' 下面我们来剥离functor中的operator()
]-ZD;kOr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y:W$~<E`p bk>M4l61 return l(t) op r(t)
w5&UG/z%l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q.g!WLiI return op l(t)
M8g=t[\ return op l(t1, t2)
1F$a
My? return l(t) op
G LE`ba return l(t1, t2) op
bAW;2
NB return l(t)[r(t)]
;>CmVC'/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"ENgu/A! uF<F4m; 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:
Duz}e80 单目: return f(l(t), r(t));
>iG` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2+Fq'! 双目: return f(l(t));
>\@6i
s return f(l(t1, t2));
gbI0?G6XN/ 下面就是f的实现,以operator/为例
WOg_Pn9HI @c{Z?>dUc# struct meta_divide
40 :YJ_n {
Q)Ppx 7) template < typename T1, typename T2 >
NIYAcLa@n8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^K;,,s;0 {
9MGA#a return t1 / t2;
73]%^kx= }
{yfG_J } ;
yyiZV\ / [F6=JZ 这个工作可以让宏来做:
@B1rtw6 /,B"H@J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0dnm/'L template < typename T1, typename T2 > \
no; Yu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9|OQHy 以后可以直接用
^:DlrI$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-
+>~ 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
9g 2x+@5T^ (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。。。)
Z9! goI -`Z5#8P
xXHz)w 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
{N
_v4}) %VwB
? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:v&GAs6H class unary_op : public Rettype
_b#9^2o {
FiIN\ Left l;
(zTr/ public :
u}u2{pO! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3K54: 9{>m04888 template < typename T >
Nf$Y-v?i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tfdP#1E {
-EITz return FuncType::execute(l(t));
L5eaQu }
27Lya!/ h`5au<h< template < typename T1, typename T2 >
P;A"`Il typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ae68&L6 {
W'6*$Ron return FuncType::execute(l(t1, t2));
&<v#^2S3 }
Z\@vN[[ } ;
xat)9Yb}0 K=!J=R; G\Sd!'?p 同样还可以申明一个binary_op
|e+I5 wV U(Du template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q>H!?zi\Hy class binary_op : public Rettype
(}Gl'.>\M {
\8<bb<` Left l;
W]rXt,{& Right r;
HeF[H\a< public :
8U=M.FFp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%P yU3 3 :f5xF template < typename T >
czedn_}%Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5oORwOP {
_ sM$O> return FuncType::execute(l(t), r(t));
*A8CJ }
N8m^h:b d5bj$oH template < typename T1, typename T2 >
:*4yR46 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/V3*[ {
Z1q'4h=F. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*]F3pP[ }
3>?ip; } ;
g#Yqw 2t[inzn=E WL$WWA08_ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6
rmK_Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
deTUfbd' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qjTz]'^BpM 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
s$`evX7D 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ku`'w;5jT 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。。。
v<;,x 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
sPbtv[bC 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)
rWa7"<`p 下面是修改过的unary_op
m*[" M0_K%Z(zaR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(4b&}46 class unary_op
Tk+\Biq
{
,g^Bu{? Left l;
[0_Kz"| =.tsz.:c public :
9}3W0F; /$ L;m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`[Lap=.'. -4X,x template < typename T >
\Z57U NI struct result_1
J!S3pS5j {
~r|.GY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9X=#wh,q } ;
"hQV\|!\ v*#Z{)r template < typename T1, typename T2 >
)vy<q/o+ struct result_2
O|av(F9 {
<!=TxV>}A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U>X06T } ;
B#q5Ut zRsA[F# template < typename T1, typename T2 >
orTTjV]_m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-6)ywq^{z {
VX;u54hS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'8%aq8 }
~ocd4,d= OE:t!66 template < typename T >
[IW@mn> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m<OxO\ Mpf {
a9D5qj return OpClass::execute(lt(t));
?u8+F }
.,EZ-&6{ zJ &qR } ;
")Bf^DV }rGDM FeCQGT 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
K$(U>D| 好啦,现在才真正完美了。
WgY\m& 现在在picker里面就可以这么添加了:
-3KB:K< rhL<JTS template < typename Right >
2|Tt3/Rn picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,PIdPaV-- {
h8S%Q|- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b^A&K@[W#, }
0BE%~W 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
2%WZ-l!i eKu&_q iUl{_vb #0 ^QUOp /$q;-/DnTZ 十. bind
YQ?|Vb
U 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。
;tKL/eI 先来分析一下一段例子
W#??fae 3bPVKsY JgK?j&!hs: int foo( int x, int y) { return x - y;}
O4-UVxv} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{5_*f)$[H bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-j<UhW 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。
Z{ p;J^: 我们来写个简单的。
e HOm^.gd 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#XmN&83_ 对于函数对象类的版本:
u1<xt1K $_)f|\s template < typename Func >
<[pU rJfTr struct functor_trait
d$Mj5wN:q {
zpa'G1v typedef typename Func::result_type result_type;
X\$M _b>O } ;
Jg%sl&65 对于无参数函数的版本:
8#oF7eE V-X n&s template < typename Ret >
Pu*st=KGB struct functor_trait < Ret ( * )() >
k$+& {
G\P*zzSq typedef Ret result_type;
SQt$-<>4\ } ;
s&fU|Jk8 对于单参数函数的版本:
R6M@pO c%B=TAs5c template < typename Ret, typename V1 >
WMI/Y9N struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v}cm-_*v {
`zep`j&8^ typedef Ret result_type;
NS&~n^*k< } ;
DO%YOv 对于双参数函数的版本:
1,pg:=N9 +_`F@^R_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Th!S?{v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}!.7QpA$ {
-(1e!5_-@
typedef Ret result_type;
ltD:w{PO] } ;
,2?C^gxt 等等。。。
} g
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#}jf TM xK_$^c. template < typename Func >
:z"Uw* struct func_return
E8-p
,e, {
"#m*`n template < typename T >
%/>_o{"hw struct result_1
q#WqU8~Y {
JP@UvDE| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mKn[>M1 } ;
0,/[r/=jT {'X "9@ template < typename T1, typename T2 >
1r.q]^Pq~ struct result_2
>>!+Ri\@ {
O &X-)g= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_VM J q9. } ;
! q1Ql18n } ;
%%DK?{jo` Wh4lz~D\@ "Dy&` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
X0=R
@_KY 'kUrSM'*$N template < typename Func, typename aPicker >
$jc>?.6 class binder_1
OPjscc5 {
%M^b Z? Func fn;
8[y7(Xw aPicker pk;
tdt6* public :
? jOpW1 RP(FV<ot template < typename T >
C3memimN struct result_1
o<!#1#n+: {
pcEB-boI9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"n05y} } ;
|0Zj/1<$ +~[19'GH template < typename T1, typename T2 >
<4>6k7W struct result_2
bRIb'%=+GA {
o= 8yp2vG typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
',CcL N } ;
AM }OLHj rFmE6{4:p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ph|3M<q6 3+#bkG template < typename T >
w}2yi#E[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dvxH:, {
/evh .S return fn(pk(t));
6: M }
{fS/ZG"5<t template < typename T1, typename T2 >
Dbtw>:= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I4");T3 {
:r~? Z6gK return fn(pk(t1, t2));
hz/5k%%UX }
RSkpf94` } ;
r2hm`]\8M Su-+~`
" i\PN 一目了然不是么?
j5RMS V 最后实现bind
D)!k b>waxQxjS nGuF,0j template < typename Func, typename aPicker >
WIhf*LF" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*/qv} {
+6TKk~0e^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GEvif4 }
+^"|FtKhE VWNmqeP 2个以上参数的bind可以同理实现。
z24-hC 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。
LAvAjvRc (*M(gM{; 十一. phoenix
U3Dy:K[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3*'!,gK~[ HWHGxg['r for_each(v.begin(), v.end(),
.jRXHrK; (
k r/[|.bq do_
CE+\|5u
W [
vu*08<M~i| cout << _1 << " , "
WM"I
r1 ]
`@:^(sMo .while_( -- _1),
4+uAd" cout << var( " \n " )
Yt{Y)=_t )
5ax/jd~} );
v8WoV* f"PApV9[ 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:
k&rl%P 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
}2{%V^D)r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[NuayO3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
irL ehPX9 iKdC2m Cx@, J\rsQ template < typename Cond, typename Actor >
'DKP-R" class do_while
{j(,Q qB;f {
6ZF5f^M^ Cond cd;
<CH7jbK Actor act;
L1 J"_.=P public :
LUCpZ3F1 template < typename T >
/
AW]12_ struct result_1
19lx;^b {
Dui<$jl0b typedef int result_type;
}t-{,0 } ;
7.]xcJmt>' l~\'Z2op do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"rX`h k3e
$0`Q template < typename T >
8ayB<b>+]" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vk$]$6l2 {
ANW a%%\T do
Z3Viil: {
z:acrQwJ?1 act(t);
jF'S"_/? }
")8wu1V- while (cd(t));
_p90Zm-3X return 0 ;
d_OHQpfK }
j:fL_1m } ;
Ye,E7A*L Z*leEwgz M~^|dR)D 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9((v. 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。
>
^D10Nf* 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。
/y1,w JI 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。
#2n>J'} 下面就是产生这个functor的类:
:r!nz\%WW xr o 7 Xw#
template < typename Actor >
_o<8R@1 class do_while_actor
PInU-"gG {
;Qw>&24h[ Actor act;
F_@PSA+ public :
*)"`v] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(LGx;9S? !d^5mati)T template < typename Cond >
&a7KdGP8V picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0Y[mh@( } ;
l0]z Zcpt #N7@p}P "tm2YUG},s 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W4X=.vr 最后,是那个do_
K /. ;N.9 >/-<,,<\C @m#7E4+ class do_while_invoker
02b v0 {
s,lrw~17 public :
R5|c4v{B template < typename Actor >
eB5;wH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k;q|pQ[ {
Xul<,U~w6 return do_while_actor < Actor > (act);
c"6<p5j! }
m+,a=sR } do_;
ix6j=5{ `@-H
; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wzF/`z&0?6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_0ep[r 最后来说说怎么处理break和continue
YJF!_kg. 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。
>u~
l_? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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