一. 什么是Lambda
pmYHUj
# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(C)p9-, 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,
Uoix >c}u>]D '/%H3A#L .5{ab\_af class filler
=H]@n|$( {
2I{"XB public :
pI<f) r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
l}M!8:UzU } ;
o[D9I
hs Srd4))2/0 is@?VklnB 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
hK|Ul]qI 8Xs8A. I1&aM}y{G MnW+25=N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k$}fWR B#1;r-^P< IEvdV6{K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jj%K=sw ""~ajy Yu2Bkq+ ht}wEvv 二. 战前分析
uFga~g 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。
DLNbo2C 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
jb!i$/%w ZqO^f*F>h 18:%~>.! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0+b1vhQ /* --------------------------------------------- */
#C@FYOf* vector < int *> vp( 10 );
,5<Cd,`* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.(2ik5A%9 /* --------------------------------------------- */
3"\l u?-E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Pj%|\kbNs /* --------------------------------------------- */
%D "I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
koi^l`B$ /* --------------------------------------------- */
^5
Tqy(M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
63 B?. /* --------------------------------------------- */
A&jlizN7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E8&TO~"a]e ,
++ `=o ufT`"i m&yJzMW| 看了之后,我们可以思考一些问题:
+^T@sa`[I 1._1, _2是什么?
SByW[JE 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。
@U}1EC{A 2._1 = 1是在做什么?
H}
g{Cr"Ex 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。
|LKXOU
c 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。
;sFF+^~L [j'X;tVX{ c~
V*:$F 三. 动工
$PHvA6D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.#pU=v#/[ UW
EV^ &"x t\ewHZG" Owk |@6! template < typename T >
=odFmF class assignment
)53y
AyP {
*CHX T value;
(dSL7nel;L public :
@f_+=}|dc assignment( const T & v) : value(v) {}
[!OxZ! template < typename T2 >
|ZBI * T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#Mw8^FST } ;
#>+ HlT Y:a]00&)#Y H7:] ]j1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)K 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pyvSwD5t HyWCMK6b ?6Y?a2 | D}/vLw :v class holder
a:6m7U)P#5 {
Tnm.A? public :
M =r)I~ template < typename T >
5XBH$&Td assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ph>%7M% {
+srGN5! return assignment < T > (t);
')3
bl3: }
gB'6`' } ;
Q'0d~6n&{ G'A R`"F &.?'i1! 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:
n.(FQx.F @MCg%Afw static holder _1;
g}',(tPMZ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~Jz6O U*z [hj6N*4y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S^ \Vgi( 而不用手动写一个函数对象。
n6a`;0f[R HC,Se.VYS E~oOKQ5W pIX`MlBdF 四. 问题分析
)+ 2hl 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。
Jg|XH
L) 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。
d-dEQKI?; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N<injx 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R*2E/8Ia 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\P`hq^; >\3V a 五. 问题1:一致性
&KRX[2 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?|
Npy:! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6 ~w@PRy N//KPh struct holder
<GaS36ZW {
y_lU=(%Jd //
r<^HmpUJ template < typename T >
B_m8{44zM T & operator ()( const T & r) const
>I&5j/&}+ {
81Z) eO# return (T & )r;
^$hH1H+V }
pcWPH. } ;
v^ VitLC :G%61x&=Zc 这样的话assignment也必须相应改动:
wDe& 1(T^ }Kbb4]t|" template < typename Left, typename Right >
B,epzI class assignment
v
z '&%( {
;@|n @ax Left l;
81
sG Right r;
v,>Dbxn public :
wD'SPk5S? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z}Ft:7 template < typename T2 >
DN5 7p!z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o:Sa,
!DK } ;
Z@PmM4F@S ckE-",G 同时,holder的operator=也需要改动:
2a Q[zK ( 0_2sfS template < typename T >
YglmX"fLf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y/ef>ZZ {
dVT$ VQg return assignment < holder, T > ( * this , t);
@QP z#- }
M:B=\&.O 338k?nHxv 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。
n8ZZ#}Nhg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q'Tf,a '@k+4y9q? return l(rhs) = r;
X?qK0fS 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。
+OWX'~fd< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'kO!^6=4M lp%pbx43s template < typename Tp >
.jjG(L class constant_t
H]Z$OpI {
P:MT*ra*, const Tp t;
t=W}SH public :
mSl.mi(JiZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K^<BW(s template < typename T >
#fn)k1 const Tp & operator ()( const T & r) const
?QdWrE_
{
aQ\$A`? return t;
57 }
[~c|mOk } ;
a'yK~;+_9 SbrecZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7}5JDG 下面就可以修改holder的operator=了
Tqn@P 5f K_Aq{ template < typename T >
nazZ*lC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Gm^U;u}=f {
EaY?aAuS: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kzUIZ/+ZL, }
^'{Fh"5 N]=q|D 同时也要修改assignment的operator()
8\A#CQ5b eF-."1 template < typename T2 >
qHlQ+:n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
. ~~T\rmI 现在代码看起来就很一致了。
"CQa.% =wV<hg)C 六. 问题2:链式操作
m'=Crei 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uGK.\PB$ 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。
a![{M<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。
,Ae6/D$h/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ytJ/g/,A0i 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xHLlMn4M r1{@Ucw2 template < typename T >
0)e\`Bv struct result_1
Zaf:fsj> {
9`X\6s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1FL~ndJs } ;
=ToyZm\ q01wbO3-" 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
T<Z &kYU:R fW1CFRHH template < typename T >
3J|F?M"N7 struct ref
}?_?V&K| {
4-y:/8 typedef T & reference;
By",rD- r } ;
:v&$o'Sak template < typename T >
|a`Sc% struct ref < T &>
u$Jz~:=, {
6@F9G4<Z typedef T & reference;
sW'AjI } ;
dhf!o0'1M u5b|#&-mX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Y>dzR)~3[ W ]?G}Q; template < typename T >
X Dm[Gc>(~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pG^ {
m6\E$;` return l(t) = r(t);
+RM SA^ }
+YKi, 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。
hPkWCoQpq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A,Vu\3HS 1N#|
}ad 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
G+"t/?/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
DIfaVo/" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$)ijN^hV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U175{N%3 最后的布局是:
c&?m>2^6 Add
/}fHt^2H / \
{{D)YldtA Divide 5
*-=(Q`3 / \
mt+Oi70 _1 3
7yH"l9Z 似乎一切都解决了?不。
}1c|gQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
PI:4m%[ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
}mYx_=+VX OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
)D5"ap]fX ):6 8%, template < typename Right >
M2>Vj/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ml{Z
Right & rt) const
,,&*:<Q {
kYqU9cB~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6azGhxh }
2Aazy'/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~Z?TFg
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
j@U]'5EVB 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
^Y>F|;M# 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
[P=Jw:E 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
~hnQUS`A 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
ll<Xz((o 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
oWim}Er= rq/yD,I, template < class Action >
r6MMCJ|G class picker : public Action
fF$<7O)+] {
+`7i'ff public :
vMi;+6'n> picker( const Action & act) : Action(act) {}
mzaWST] // all the operator overloaded
vv3*
j&I } ;
h-#6av: Ic"ybj` 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。
Pw7]r<Q 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:
u<6<iD3y J!v3i*j\ template < typename Right >
iwZPpl"; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F3v!AvA| {
x=hiQ>BIO0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pMx*F@&nU }
I {S;L 0[NZ>7wqMZ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
M=.n7RY- 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。
<CYd+! ( j^j1 template < typename T > struct picker_maker
\:# L) {
av}k)ZT_ typedef picker < constant_t < T > > result;
eueH)Xkf } ;
G7`ko1- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\Xt7`I< {
!N\@'F! typedef picker < T > result;
'8RsN-w } ;
Bw)/DM] F#,90F' 下面总的结构就有了:
55nlg>j 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。
JgKO|VO 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。
xjuN- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?*G|XnM& 至此链式操作完美实现。
c?f4Q,%| f}#~-.NGs $<dH?%!7 七. 问题3
$Uq|w[LA 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?>D+ge (Du@ S template < typename T1, typename T2 >
Zw
26 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IXMop7~ {
ITE{@1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Xk~D$~4< }
~9,,~db #l\=}#\1Wb 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:
=t#llgi~ ~9a<0Mc? template < typename T1, typename T2 >
j\[dx^\= struct result_2
)0.kv2o. {
}>pknc? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8O5s`qKMYT } ;
]}<}lI9 fIx+ILs 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?
4x=v?g& 这个差事就留给了holder自己。
zsEc( 9|^2",V ~WeM TXF>y template < int Order >
Thp[+KP> class holder;
p,5i)nEFj template <>
Go`vfm"S class holder < 1 >
e8>}) {
A2I9R;} public :
lLX4Gq1 template < typename T >
=57>!) struct result_1
tVYF{3BhA {
n$MO4s8) typedef T & result;
YFLZ %( } ;
s[RAHU template < typename T1, typename T2 >
:T^a&)aL% struct result_2
!fV+z%: {
Avge eJi typedef T1 & result;
O W_{$9U } ;
IA fcT!{ template < typename T >
1*P~!2h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.wEd"A&j {
*<$*"p return (T & )r;
SXSgld2uS }
I13y6= d template < typename T1, typename T2 >
a=|K%ii+Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j2t7'bO_ {
)nC]5MXU return (T1 & )r1;
lZd(emH@ }
7cuE7" } ;
WA<v9#m 5N#aXG^9 template <>
<O(4TO class holder < 2 >
|%BOZT {
$P > public :
A6 template < typename T >
E+j/Cu struct result_1
!4ocZmj\ {
KaLzg5is typedef T & result;
Z\(q@3 C } ;
-vAC"8)S template < typename T1, typename T2 >
aG-vtld struct result_2
w49t9~ {
Fx] WCQo typedef T2 & result;
#>a\>iKQ2q } ;
J@/kIrx template < typename T >
[7:,?$tC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XnH05LQ {
3p$?,0ELH return (T & )r;
i7CX65&b }
u%GEqruo[ template < typename T1, typename T2 >
m;$b'pT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0gu_yg! R {
77 Q5d"sIi return (T2 & )r2;
/m!BY}4W }
` _6C{<O } ;
H-!,yte 9sM!`Lz{ (=FRmdeYl1 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.o6Or:L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I:-Wy"i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P7ao5NP 3#n_?- return l(i, j) = r(i, j);
_f7 9wx\B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,=uD^n: W Tcw4 return ( int & )i;
;_XFo&@ return ( int & )j;
K,tQ!kk 最后执行i = j;
PioZIb/{ 可见,参数被正确的选择了。
]HbY `C,n0'PL. HRpte=`q f'F?MINJP Q*GN`07@?d 八. 中期总结
nF}vw |r>x 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
%J}xg^+f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*j|~$e}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。
2zX]\s?3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B4ZBq%Z_ ynp 8rf YByLoM* Q1lyj7c#x V~qNyOtA] ~\r* 九. 简化
05|=`eJ 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。
)| ccX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
MnmVl"(/ 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:
hy9\57_# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1l9G[o
* +-*/&|^等
&Hrj3E 2. 返回引用。
eB2a-, =,各种复合赋值等
%q"%AauJR 3. 返回固定类型。
\-E^lIVF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
??5Q)Erm1 4. 原样返回。
pG_;$8Hc operator,
k``_EiV4t 5. 返回解引用的类型。
pt?bWyKG operator*(单目)
R-
X5K- 6. 返回地址。
HH`'*$]7 operator&(单目)
-+-?w|}qV 7. 下表访问返回类型。
$Ph|e)p operator[]
2'l'8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pR<`H' operator<<和operator>>
SV4E0c> C-xr"]#] 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。
@b\$ yB@z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1> ?M>vK n>z9K') template < typename Left >
IZf{nQ[0 struct value_return
5#6|j?_a {
:x3QRF template < typename T >
t}_r]E,{u struct result_1
_r#Z}HK {
qyb?49I typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H;mSkRD3N } ;
VD AaYDi 50h!
X9 template < typename T1, typename T2 >
3F"lXguS struct result_2
v@sIHb {
qfF~D0} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kb%;=t2 } ;
6dQ-HI*Y# } ;
a9e>iU 2B1q*`6R P.se'z)E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W<{h,j8 |o"?gB}Dh 下面我们来剥离functor中的operator()
sQ3[< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QP==?g3 _>?\DgjH return l(t) op r(t)
k:i4=5^*GX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
O;Rqv return op l(t)
/A\8 mL8 return op l(t1, t2)
!"e5h`/ADM return l(t) op
B^=-Z8 return l(t1, t2) op
t3WiomNCc return l(t)[r(t)]
.N;=\C* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;._
l0Jw eSn+ B;
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:
1y&\5kB 单目: return f(l(t), r(t));
]|pe>:gf' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
t|?ez4/{z 双目: return f(l(t));
j a[Et/r return f(l(t1, t2));
J`Q>3]wL 下面就是f的实现,以operator/为例
$GV7o{"& 3m[vXr? struct meta_divide
6 3iUi9P {
,u=`uD template < typename T1, typename T2 >
p>,|50| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YpHg&|Fr {
@)+AaC#- return t1 / t2;
gk4;>} }
Z3e| UAif } ;
/V8#[9K Oxnp0 s 这个工作可以让宏来做:
FgnTGY} 3d8L6GJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[Y/}
^ template < typename T1, typename T2 > \
OF>mF~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2>9C-VL2 以后可以直接用
hF?1y `20 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1#g2A0U, 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
<V'@ks% (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。。。)
t?X877z }v;V=%N+v '6`3(TK.a 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
yf)%%& UXz<)RvB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Mexk~zA^ class unary_op : public Rettype
Tb}4wLu {
Rh2+=N<X Left l;
OKZV{Gja public :
234p9A@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LrfVh-}|:Y 1nM
#kJ" template < typename T >
<{p4V|: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
68|E9^`l {
S\EyCi+ return FuncType::execute(l(t));
f%JIp#B }
ITQA0PISL f5"k55 } template < typename T1, typename T2 >
YMyfL8bO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
je-!4r, {
Ty\R=y}} return FuncType::execute(l(t1, t2));
;C#F>SG\S }
HWAdhDZ } ;
m@j?za9s M^Yh|%M ja'T+!k 同样还可以申明一个binary_op
,,.QfUj/& 6-
YU[HF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7"D",1h class binary_op : public Rettype
]%SH> {
(Rh,, Left l;
u#fM_>ML Right r;
:G=fl)!fE public :
\7eUw,~Q> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s[*rzoA wu6;.xTLl template < typename T >
m~ABC#,2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qo~O|~ {
nPtuTySG return FuncType::execute(l(t), r(t));
A2FYBM`Q&D }
qwcD`HV, \K{
z template < typename T1, typename T2 >
]c*4J\s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qZh/IW {
aK~8B_5k8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8`{:MkXP }
(m}'4et~L } ;
a!SiX xa*hi87L* r<EY]f^`u 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^fPIv`q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]0OR_'?, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2'Uu:Y^ 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。
J{<X7uB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Vt~{Gu-Y 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。。。
7z,C}-q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
G_tCmu\ 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)
nW:C/{n2tG 下面是修改过的unary_op
!F-w3
] =I5>$}q_&, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(L:>\m&NO class unary_op
n&/
` {
DfD&)tsMQ Left l;
^
+\dz #%2rP'He public :
UDFDJm$ R w\gTo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I@N8gn (lqC[: template < typename T >
SulY1, struct result_1
gVuFHHeUz {
VQ@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e%M;?0j } ;
Y|qTyE% {S\{Ii6 template < typename T1, typename T2 >
?z+eWL struct result_2
{YC@T(
{
]/6z;
~3U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IP pN@ } ;
y.k~Y0 !BF;
>f` template < typename T1, typename T2 >
^7*11%Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q?:dCFw$x5 {
&-w
Cvp7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
tOD6&< }
3}1u\(Mf pki%vRY template < typename T >
r5/0u(\LB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T>Z<]s {
0mVNQxHI return OpClass::execute(lt(t));
|r/"
|` }
V0YZp F(n$ } ;
Izc\V9+ %1L,Y kD%( _K5 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
l'qg8 好啦,现在才真正完美了。
UkC!1Jy 现在在picker里面就可以这么添加了:
-2[a2^a' dT8S~-d% template < typename Right >
X?',n
1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j$:~Rek {
00y!K
m_D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
w9imKVry }
*^4"5X@ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
eByz-,{P =WATyY:s _VN?#J)o 6 "sSo j B9 uoVcW 十. bind
yyJf%{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
]m<$} 先来分析一下一段例子
^CX6&d e T{ 4{ xC TML!H int foo( int x, int y) { return x - y;}
RqrdAkg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P@B] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
x9g#<2w8 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。
X_h}J=33Q 我们来写个简单的。
cT,sh~-x, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
bE. .P&" 对于函数对象类的版本:
4$<JHo
@. cq]6XK-W template < typename Func >
~
7s!VR struct functor_trait
q9_OGd|P {
"8MF_Gu): typedef typename Func::result_type result_type;
Sm|6 %3 } ;
AkV#J,
3LC 对于无参数函数的版本:
eMsd37J CTa57R template < typename Ret >
q} >%8;nm struct functor_trait < Ret ( * )() >
O>,e~#! {
3 0H?KAV typedef Ret result_type;
,"ZMRq } ;
?a5! H*, 对于单参数函数的版本:
T5h
H 4[eXe$ template < typename Ret, typename V1 >
cwg"c4V struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z:*|a+cy {
~?BXti<! typedef Ret result_type;
?tbrbkx } ;
wHy!CP% 对于双参数函数的版本:
:I#V. &QgR*,5eo template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Rm( "=( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}7Q% 6&IR {
5b*C1HS@X typedef Ret result_type;
ux4POO3C| } ;
i_%_ x* 等等。。。
!|(NgzDP/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N6:`/f+A>T 1+s;FJ2} template < typename Func >
sgFEK[w.y struct func_return
k,*XG$2h {
mzgfFNm^G) template < typename T >
Zy/_
E@C}u struct result_1
;=z:F<Y {
@ 6vIap| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W<g1<z\f } ;
zDG b7S{ z0 3K=aZ template < typename T1, typename T2 >
9'B `]/L struct result_2
WyiQoN'q {
|6-nbj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2>%=U~5 } ;
@yYkti;4- } ;
z b3tIRH =s6 opL) 59u}W 0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l/5
hp. [/r(__. template < typename Func, typename aPicker >
ob]w;" class binder_1
XCQs2CHt {
h*\%vr Func fn;
RA 6w}:sq7 aPicker pk;
9(Xn>G'iT public :
Di{de` wCBplaojJ template < typename T >
:ws<-Qy struct result_1
At;LO9T3z {
h?U
O&( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i%?* @uj } ;
*;FdD{+ $`8wJf9@w template < typename T1, typename T2 >
{qVZNXDn struct result_2
LS[]=Mk@1 {
h(DTa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H PVEnVn } ;
2=}FBA,2 [-w%/D%@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
y~V(aih}D .xkM.g4{~ template < typename T >
-{vD:Il=6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y]a@j! {
8@R|Km5h return fn(pk(t));
Fr-SvsNFB }
7tp36 TE template < typename T1, typename T2 >
3so%gvY.' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l]SX@zTb {
* 4
n) return fn(pk(t1, t2));
>\8+:oS^ }
K
8O|?x] } ;
/dHF6yW yhJ@(tu.Gd :4|4 =mkr 一目了然不是么?
*qq+jsA6wH 最后实现bind
XWw804ir Zd+bx*rD J}t%p(mb template < typename Func, typename aPicker >
:(%5:1W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lTsjxw
o {
dh\P4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=(^3}x
}
mE[y SrV V]^$S"Tv 2个以上参数的bind可以同理实现。
jEwIn1 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。
cwL_tq Q2>gU# 十一. phoenix
:Dp0?&_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F'Z,]b'st3 \2z>?i) for_each(v.begin(), v.end(),
2AdDIVYC (
mkpMfPt do_
unxqkU/<Z [
7EJ+c${e.- cout << _1 << " , "
Qb%J8juRf ]
I^]nqK .while_( -- _1),
Vvo7C!$z cout << var( " \n " )
6u%&<")4HP )
4M T 7 `sr );
|j|rS5 Gw` L" 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:
UF|p';oom 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
m {}Lm)M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9BB=YnKE 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HOi`$vX}N #&4=VGx{
# TA\vZGJ(' template < typename Cond, typename Actor >
Gm`8q}<I class do_while
.)3 <Q}> {
TqQ[_RKg2 Cond cd;
Ort(AfW Actor act;
+7a6*;\ y public :
76SXJ9@x template < typename T >
!IR6
,A\ struct result_1
@VI@fN {
I+(nu47ZT typedef int result_type;
qgB_=Q#E } ;
@F>D+=hS [>9is=>o. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
gDzK{6Z} jWgX_//! template < typename T >
Fzcwy V
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?A0)L27UE& {
b2*TgnRq do
iRBfx {
|[lKY+26:{ act(t);
UZ";a453r }
xx $cnG while (cd(t));
+ai<
q>+ return 0 ;
8,|k ao: }
I 6O } ;
g{LP7D;6 H*6W q R-14=|7a- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#;S*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。
v^PO|Z 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。
NlXimq 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。
1mJHued=6 下面就是产生这个functor的类:
sRfcF`7 zeRyL3fnmb m+9#5a- template < typename Actor >
0`H#
'/ class do_while_actor
qSQ~D(tO {
1*7@BP5 Actor act;
kcEeFG;DQ public :
lRQYpc\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@nf`Gw ; [ hsds\ template < typename Cond >
8k79&| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:KO2| v\ } ;
Va8&Z b Zt3| n@w%Zl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9 $X- 最后,是那个do_
-qoH,4w
8Y?;x} X?Au/ class do_while_invoker
a{e4it {
\NC3'G:Ii public :
Mihg: template < typename Actor >
P;*(hY5& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:EyD+!LJ {
E"0>yl) return do_while_actor < Actor > (act);
>d6| ^h'0 }
adw2x pj } do_;
%)wjR/o x"gVq
~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
EV?z`jE9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]f3>-)$* 最后来说说怎么处理break和continue
PW4q~rc=: 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。
@pxcpXCy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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