一. 什么是Lambda
m=1N>cq
' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h<h%*av|
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,
L@rcK!s,lD OMky$d# Qry@
s5 ;'gWu class filler
xW+6qtG` {
9V a}I- public :
'"52uZ{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^23~ZHu } ;
m%0p\Y-/ I<DL=V 7:e{;iG 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:
ynp 8rf YByLoM* +l42Awl>K .S EdY: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
V_)-#=J ),_@WW;k uIY#e<)}G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n5|fHk^s ]|#+zx|/D "BAK !N$9 g9OY<w5s] 二. 战前分析
BqEI(c6 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。
r[e##M 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
(xycJ`N ?C]vS_jAh ??5Q)Erm1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pG_;$8Hc /* --------------------------------------------- */
k``_EiV4t vector < int *> vp( 10 );
pt?bWyKG transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>k|5Okq g /* --------------------------------------------- */
]43/`FX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L]7=?vN=8 /* --------------------------------------------- */
/>C^WQI^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+8T?{K /* --------------------------------------------- */
rDtY[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K&u_R
/* --------------------------------------------- */
1pVS&0W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.C%<P"=J4h D#aDv0b b\f
O8{k #x@$lc=k3 看了之后,我们可以思考一些问题:
Nd4f^Y 1._1, _2是什么?
]dVGUG8 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。
4>YR{ 2._1 = 1是在做什么?
]U?^hZ_ 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。
<(#(hDwy 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。
0J*??g-n *YI98 yHYsZ,GE 三. 动工
#Bze,?@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
I]|Pq oE@a'*.\ ;T\%|O=Ke hXw]K" template < typename T >
RIR\']WN class assignment
_1X!EH" {
q$L%36u~/ T value;
'$Dn public :
2B1q*`6R assignment( const T & v) : value(v) {}
P.se'z)E template < typename T2 >
85= )lu
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rCEyQ)R_} } ;
!"AvY y9 m~BAyk^jo3 F-Qzrqu S 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Xxj-
6i 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8bGd} ( %X]jaX7 E*&vy Ha#=(9. class holder
d2FswF$C {
-12UN(&&Z public :
m[osg< CR_ template < typename T >
@)F )S7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
>-?f0K {
=>S]q71 return assignment < T > (t);
5PCqYN(:B }
`?H]h"{7Q } ;
t|?ez4/{z j a[Et/r @/~omg}R 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
[&[k^C5 HdI8f!X'TG static holder _1;
b)#hSjWO# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DPY}?dC QpH'PYy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Jumgb 而不用手动写一个函数对象。
O^PKn_OJ u]wZQl#- R+:yVi[F]U hR
n <em 四. 问题分析
m,28u3@r 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;1W6G=m 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
'c&Ed 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
OdbEq?3S/? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"9uKtQS0o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
mM~qBrwL 8,Z_{R#| 五. 问题1:一致性
' {OgN}'{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
OKZV{Gja 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
g'f@H-KCD N];NAMp struct holder
iXkF1r]i {
&AMl:@p9 //
mUC)gA/ template < typename T >
+QavYqPF T & operator ()( const T & r) const
A QU+mo {
L+F@:H6/0 return (T & )r;
f)rq%N & }
o|^3J{3G } ;
S7 2+d%$ 5ta `%R_ 这样的话assignment也必须相应改动:
4B;=kL_f f`(UQJ template < typename Left, typename Right >
S}3fr^{. class assignment
ssA`I<p # {
,,.QfUj/& Left l;
6-
YU[HF Right r;
"Y.tht H public :
!TH)
+zi assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Kn{4;Xk\ template < typename T2 >
3NqB
<J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\\ij(>CI } ;
:G=fl)!fE Ny7 S 同时,holder的operator=也需要改动:
y7 cl_ rK l4YbK np] template < typename T >
c]<5zyl"j1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0o4XUW {
]m q|w return assignment < holder, T > ( * this , t);
&B;~
}
p>N(Typ0b *R,5h2; 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。
`hm-.@f,9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?<,l3pwqa A2FYBM`Q&D return l(rhs) = r;
}K>d+6qk5 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。
\K{
z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{?0lBfB" 3%|&I:tI template < typename Tp >
i"FtcP^ class constant_t
zk+9'r`-D {
{z|)Njhg const Tp t;
,ng Cv;s public :
S?LQu constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2.y-48Nz template < typename T >
dQX6(Jj const Tp & operator ()( const T & r) const
:=V[7n]) {
v~C
Czg return t;
:4w ?# }
U>SShpmZA } ;
3&4(ZH= }6~hEc*/" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M0"_^? 下面就可以修改holder的operator=了
y<3-?}.aZ e{H=dIa+ template < typename T >
V &T~zh1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
MJ)RvNF {
8W7J3{d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3M`M }
v/plpNVp> >6-`}G+| 同时也要修改assignment的operator()
hfB%`x#akQ .V<+v-h template < typename T2 >
hZ,_6mNg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I
34>X`[o 现在代码看起来就很一致了。
@1j
}>|s=uGW 六. 问题2:链式操作
/maJtX' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W@IQ^
}E 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。
,qwuLBW 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。
MN>b7O \.? 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。
9=tIz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d-ko
^Y0 G*MUO#_iuh template < typename T >
7A7?GDW struct result_1
8Fh)eha9f {
>'$Mp < typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y@iS_lR } ;
.Hm>i >:!5*E5? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
/nsX]V6i pki%vRY template < typename T >
r5/0u(\LB struct ref
FV!q!D {
T::85 typedef T & reference;
8,%^
M9zBP } ;
gJ{)-\ template < typename T >
Fo_sgv8O< struct ref < T &>
Ax@$+/Z! {
~~P5k: typedef T & reference;
kTB0b*V } ;
Zx@a/jLO[n 'LC1(V!_j 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gD?l-RT> $PPi5f}HD template < typename T >
.<FH>NW) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
sP~<*U.7 {
j$:~Rek return l(t) = r(t);
00y!K
m_D }
uzPVTo|= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
q`-N7 ,$T 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xo&_bMO ^
@5QP$. 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
BxmWIItz _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3d]S!=4H" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w&#]-|$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&z3o7rif$ 最后的布局是:
@. l@\4m Add
T -2t.Xs / \
aXYY:; Divide 5
6gE7e|+ / \
Vb_4f" _1 3
,4$>,@WW~ 似乎一切都解决了?不。
P@B] 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。
x9g#<2w8 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。
p6@)-2^ 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:
n\DV3rXI9 {tZ.v@ template < typename Right >
Lq^)R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{\5 Right & rt) const
=T@1@w {
ZBthU")? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<'*LRd$1 }
0~S^Y1hH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
AkV#J,
3LC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Hn"RH1Zy 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
9A=,E& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
4HlQ&2O%# 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
IJ"q~r$ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
(A#^l=su 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:
VONDc1%ga eauF~md, template < class Action >
0h_|t-9j class picker : public Action
Y3b *a".X {
Yq
KCeg public :
%u'ukcL7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
6&x@.1('z // all the operator overloaded
0,")C5j } ;
ZE}}W_ :I#V. 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。
&QgR*,5eo 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:
SJ,v?=S! C'x&Py/# template < typename Right >
:o3N;*o>)0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T~e.PP {
,J@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S1_RjMbYM }
#6= rILYI;'o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lf,5w 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。
?caSb=f [W&T(%(W- template < typename T > struct picker_maker
4r}51 N\ {
%ET+iIhK typedef picker < constant_t < T > > result;
Z T%5T}i } ;
<5051UEu template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2+XAX:YD {
})%{AfDRF typedef picker < T > result;
h_'*XWd@ } ;
}K(TjZR 9*M,R,y 下面总的结构就有了:
@yYkti;4- 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。
z b3tIRH 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。
=s6 opL) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
59u}W 0 至此链式操作完美实现。
l/5
hp. [/r(__. oB7_O-3z 七. 问题3
_[BP0\dPW 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。
hZb_P\1X /n&&Um\ template < typename T1, typename T2 >
:2`e(+Uz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,P0) 6> {
8s@3hXD& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>t+P(*u }
nw<uyaU-t f o3}W^0 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:
;uGv:$([g :3 mh@[V template < typename T1, typename T2 >
flx(HJK struct result_2
@6.vKCSE {
]SEZaT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sI2^Qp@O1 } ;
Ewz!O` QT}tvm@PMq 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?
<P<z N~i9j 这个差事就留给了holder自己。
.%-8 t{dt c+ie8Q! X?Q4} Y template < int Order >
h";L class holder;
53h0UL template <>
ca9X19NG class holder < 1 >
*T1_;4i {
{!`6zBsP public :
#vlgwA template < typename T >
lOp`m8_= struct result_1
%C]>9." {
Fr-SvsNFB typedef T & result;
dO\"?aiD } ;
p#tI;"\y template < typename T1, typename T2 >
]4e;RV-B struct result_2
zt%Mx>V@ {
v$9y,^p@e
typedef T1 & result;
pgo$61 } ;
DmcZta8n] template < typename T >
1Y,Z
%d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yhJ@(tu.Gd {
:4|4 =mkr return (T & )r;
!)$Zp\Sg }
~TtiO#,t template < typename T1, typename T2 >
+ZV5o&V> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rm_Nn8p, {
Hn:Crl y# return (T1 & )r1;
7+*WH|Z@ }
D%Z| } ;
W+*
V)tf ?JUeuNs9 template <>
O6Y0XL class holder < 2 >
j<$2hiI/?& {
l,).p public :
eS!/(#T template < typename T >
khd4ue$ struct result_1
>Q*Wi {
\)e'`29; typedef T & result;
6LhTBV } ;
v:#tWEbo- template < typename T1, typename T2 >
[F7hu7zY8 struct result_2
Bw
yx c {
-\MG}5?! typedef T2 & result;
FI.\%x } ;
d(K+);! template < typename T >
v[<T]1=LRC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O.M1@w] {
6u%&<")4HP return (T & )r;
4M T 7 `sr }
|j|rS5 template < typename T1, typename T2 >
Gw` L" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VEH>]-0K {
gGuO return (T2 & )r2;
05R@7[GWq }
HOi`$vX}N } ;
y`Z\N
Wn6Sn{8W{ l-3~K-k<@ 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> >。
Ort(AfW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p<%d2@lp 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\7_y%HR r_d!ikOT( return l(i, j) = r(i, j);
qgB_=Q#E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/kG_*>.Z 3' 'me return ( int & )i;
IGgL7^MF return ( int & )j;
,: ^u-b| 最后执行i = j;
~"bVL[ 可见,参数被正确的选择了。
*^r}"in o;*Q}Gr<M fV~~J2IK _v:SP
L U `@%LzeGz 八. 中期总结
` %}RNC 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:
-RLOD\ZBh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;@J}}h'y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(At$3b6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@+DX.9 fsXy"#mOkD d_CT$ VaPG-n>Vf eH,or ,r {)Xy%QV 九. 简化
j1Ezf=N6` 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。
4z)]@:`}z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{[F A# 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:
a.Vuu)+Quw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h`KU\X )A +-*/&|^等
<naz+QK' 2. 返回引用。
[B3RfCV{ =,各种复合赋值等
SWLo|)@[/ 3. 返回固定类型。
q\)-BXw: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
T{'RV0%
4. 原样返回。
0\$2X- c operator,
1x^GWtRp 5. 返回解引用的类型。
{+Jv+J9 operator*(单目)
Hp?/a?\Xm 6. 返回地址。
#E]59_
operator&(单目)
4K74=r),i 7. 下表访问返回类型。
*ui</+ operator[]
QL* IiFR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vSh`&w^* operator<<和operator>>
?ubro0F: 5-M-X#( 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。
AwN!;t_0+N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!'Kjx LQ% `c template < typename Left >
t<qiGDJ<d struct value_return
nFn5v'g {
N g,j# template < typename T >
V.Mry`9- struct result_1
TC"<g {
p[cX O= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
adw2x pj } ;
.(vwIb8\_ %)wjR/o template < typename T1, typename T2 >
Hv, LS;W struct result_2
45oR=Atn {
^}r1;W?n typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T0
{L q: } ;
r*Xuj= } ;
;d?R:Uw8 F[0]/ ~K=b\xc^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Mp]rUPK pJ{Y
lS{ 下面我们来剥离functor中的operator()
W>LR\]Ti@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
D,6:EV"sa t&p|Ynz?i return l(t) op r(t)
Dzbz)Zst return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&wX]_:? return op l(t)
cnLro return op l(t1, t2)
3CJwj return l(t) op
KTv$ return l(t1, t2) op
-YE^zzh return l(t)[r(t)]
;Qq\DFe.w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~5g ~;f[4 `{Ul! 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:
])!*_ 单目: return f(l(t), r(t));
wS*E(IAl return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q.[0ct 双目: return f(l(t));
P* o9a return f(l(t1, t2));
;PH~<T 下面就是f的实现,以operator/为例
qb4z
T 'Vbi VLWD struct meta_divide
ME dWLFf {
UI#h&j5pW template < typename T1, typename T2 >
W4N{S.#! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
F5Va+z,jg {
j@9T.P1 return t1 / t2;
Q20%"&Xp] }
he4(hX^ } ;
Y0>y8UV *2?@
|<(r 这个工作可以让宏来做:
&FD>&WRV iB{V^ksU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]?*wbxU0 template < typename T1, typename T2 > \
7 3m1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f<H2-(m 以后可以直接用
yjAL\U7`T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7L??ae 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
]-q;4. (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。。。)
#F#%`Rv1 nK,w]{<wG! hQi2U 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
RZ7@cQY
>/|*DI-HJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Uv.)?YeGh class unary_op : public Rettype
nlYNN/@" {
OCUr{Nh Left l;
kl`W\t F public :
HhpDR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G?ZXWu. ;fJ.8C template < typename T >
TN.rrop`#g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uc=B,3 {
Fp:'M X return FuncType::execute(l(t));
q@qsp&0/ }
"#] $r e!Hh s/&!T template < typename T1, typename T2 >
_^;Z~/. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:
'c&,oLY {
xmG<]WF>E return FuncType::execute(l(t1, t2));
G#CXs:1pd+ }
liZxBs
:%i } ;
hj:,S| *Uh!>Iv; RpK@?[4s 同样还可以申明一个binary_op
g*Phv|kI K8~d^G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+:f"Y0 class binary_op : public Rettype
hc1N~$3!G {
`gJ(0#ac Left l;
Gq6*SaTk Right r;
?`#Khff? public :
y*? Jui Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nEfK53i_ <[v[ci template < typename T >
%RVZD#zr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nl/dX-I {
JVJMgim)0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
\lY_~*J }
4JEpl'5^Q /mHqurB template < typename T1, typename T2 >
}#J/fa9
! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J05e#-)<K {
!W\+#ez return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2T1q?L?] }
cR{#V1Z } ;
~?dI*BZ)] v^iAD2X/F : +u]S2u{ 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
&L:!VL{I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@co
S+t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
G)YcJv7 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。
*_e3 @g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N;R^h? ' 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。。。
LLI.8kn7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
43w}qY1 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)
lMt=|66 下面是修改过的unary_op
O2+ 6st edD)TpmE, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
No$3"4wk class unary_op
bLL2 {
FsPw1A$y Left l;
:DNjhZ RNL9>7xV public :
D=$)n_F wq{hF< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;|RTx Q/?$x*\> template < typename T >
[K Qi.u struct result_1
{_}I!`opr$ {
gr{ DWCK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_GPe<H } ;
3R/bz0 V> Smh,zCc>s template < typename T1, typename T2 >
5(2;|I,T struct result_2
SJLis"8 {
l}h!B_P' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zCA2X
!7F } ;
K:M8h{Ua K}y
f>'O template < typename T1, typename T2 >
0J|3kY-n> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@iiT< {
+_!QSU,@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W)/#0*7 }
TpaInXR K"6vXv4QO template < typename T >
iscz}E,Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#Z #-Ht {
X2_=agEP return OpClass::execute(lt(t));
}ZI7J }
Ef\-VKh $qiya[&G4 } ;
9sP0D #tHK"20 cL ]1f 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~u{uZ(~ 好啦,现在才真正完美了。
SM'|+ d 现在在picker里面就可以这么添加了:
bcyzhK= 1 zZlC#V template < typename Right >
3$tdwe$S picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|)&%A%m {
GyIV
Hby return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Xvv6~ }
O1lNAcpeM 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。
_!6jR5&r, 6863xOv{T 1oS/`) #WuBL_nZ~ u,
ff>/1 十. bind
s7<AfaJPF 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。
#spCtZE 先来分析一下一段例子
| Iib|HQ) ^~dWU> ]d]]'Hk int foo( int x, int y) { return x - y;}
dM5-; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,}PgOJZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
a#4?cEy 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。
bOB\--:] 我们来写个简单的。
}EPY^VIw 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[GR;?R5 对于函数对象类的版本:
a[C@ KXy6Eno template < typename Func >
$`c:& struct functor_trait
9Na$W:P
c {
@FeTz[ typedef typename Func::result_type result_type;
"[k3kAm } ;
#R"*c
hLV 对于无参数函数的版本:
p ?!/+ xAr\gu template < typename Ret >
8mMQ[#0:} struct functor_trait < Ret ( * )() >
Uly ue {
=&]L00u. typedef Ret result_type;
^ c<Ve'- } ;
Wri<h:1 对于单参数函数的版本:
bsX[UF 53D]3 template < typename Ret, typename V1 >
.]u/O`c] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
d~H`CrQE* {
?}0 ,o. typedef Ret result_type;
|N2#ItBbW } ;
>j/w@Fj 对于双参数函数的版本:
WLT"ji0w2 TxD#9]Q` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2 nCA<& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6'/ #+,d' {
E
fDH6 typedef Ret result_type;
6N4~~O } ;
\85i+q:LuA 等等。。。
gJXaPJA{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}OUt sh ]y AKC`TA*E template < typename Func >
+whDU2 " struct func_return
W4S,6( {
Xhm
c6? template < typename T >
DUS6SO struct result_1
SU0
hma8 {
! mHO$bQ" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fVlB=8DNk& } ;
5+'<R8{:, GJrG~T template < typename T1, typename T2 >
C _Dn{ struct result_2
;+%rw 2Z,B {
r&CiSMS* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t0S1QC+ } ;
Cye.gsCT } ;
z_HdISy0 3w=J'(RU Vksuu@cch 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5+vaE
2v L,\Iasv template < typename Func, typename aPicker >
aUp
g u" class binder_1
80I#TA6C {
g#bRT*,L Func fn;
^W^OfY aPicker pk;
@dKTx#gZ public :
7I}uZ/N Y]>t[Lo% template < typename T >
hb$Ce'}N struct result_1
7dWS {
,bi^P>X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R_C) } ;
TbU#96"~. 4 KiY6) template < typename T1, typename T2 >
(=0.in Z struct result_2
XSR
4iu {
V0@=^Bls typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
# d } ;
Vr}'.\$ l#o
~W` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
aN?zmkPpov )5,v!X) template < typename T >
<I?Zk80 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-RwE%cr {
1zv'.uu., return fn(pk(t));
:;}P*T*PU }
$FV NCFN% template < typename T1, typename T2 >
]^E?;1$f? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
la!~\wpa {
dPlV>IM$z return fn(pk(t1, t2));
}vuO$j }
CJY$G}rk } ;
FrS]|=LJhX Ui~>SN>s @"A4$`Xi3 一目了然不是么?
oR'm2d ^ 最后实现bind
[,Gg^*umS (QEG4&9 +7Gwg template < typename Func, typename aPicker >
QRUz`|U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[0!( xp^ {
01]f2.5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d{?LD?,) }
us-L]S+lm j#|ZP-=1_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
-@'FW*b 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。
Lbgi7|& i1UsIT 十一. phoenix
e'~3oqSvR Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Q,g\ dO'(2J8 for_each(v.begin(), v.end(),
ytImB`'\ (
5m@V#2^P do_
?<!| [
oH@78D0A cout << _1 << " , "
|yCMt:Hk ]
6k%f .while_( -- _1),
e~OpofJNb cout << var( " \n " )
2y4bwi )
*dQSw)R );
ES[G f*Hr^b}`8 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:
z{
dEC % 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
&C}*w2]0S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=_CzH(=f# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rq{$,/6. }BEB1Q}L w;M#c
Y template < typename Cond, typename Actor >
81F9uM0 class do_while
vM={V$D& {
e\rp)[>' Cond cd;
$xsd~L& Actor act;
ZJoM?g~WFI public :
6tZI["\ template < typename T >
awRX1:T#;O struct result_1
~N4m1s" {
_`X:jj> typedef int result_type;
Gv&V|7-f0 } ;
P \I|, Pz7XAcPQ( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}>\C{ClI kh<2BOV template < typename T >
ctQ/wrkU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:FF=a3/"6 {
4euO1= do
gXU8hTd8 {
u8^lB7!e/ act(t);
7GGUV }
*CMx- _ while (cd(t));
BT$_@%ea& return 0 ;
)J |6 -C }
TeQV?ZQ#} } ;
xdPx{"C
3 DU^loB+ BtZ yn7a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l (o~-i\M 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。
_1^'(5f$ 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。
y_,bu^+* 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。
c-w)|-ac. 下面就是产生这个functor的类:
z:O8Ls^\T )7@0[> ]e3Ax(i) template < typename Actor >
DG/Pb)%Y
class do_while_actor
okXl8&mi {
9WHddDA Actor act;
HW|IILFB public :
[
~,AfY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kAx4fE[c \e_O4
template < typename Cond >
M|-)GvR$J picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N`i/mP } ;
fA-7VdR`R KoY F] pAEx#ck 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~[: 2I 最后,是那个do_
t^HRgY'NjM *j=%
# GbyJ: class do_while_invoker
Ac6=(B {
%y@AA>x! public :
ysN3 template < typename Actor >
2c}E(8e] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Rcv9mj]l {
<3iMRe return do_while_actor < Actor > (act);
0(Ij%Wi, }
$'TM0Yu, } do_;
a.'*G6~Qgw ^.tg 7%dJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
GILfbNcd 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qR.Q,(b| 最后来说说怎么处理break和continue
N!3 2 wJ 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。
^8tEach 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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