一. 什么是Lambda
Z`86YYGK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_*n
`*" 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,
w^("Pg` U=7nz| dsj}GgG?Z qS"#jxc==+ class filler
]T)<@bmL {
!d U$1:7 public :
t%J1(H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Iqn
(NOq^[ } ;
7!h>
< sx IF-y/] Jz3,vVfQ: 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:
HTz`$9 m(d|TwG{ ez.a ;<thEWH;Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W amOg0 iK+Vla`} Jp%5qBS^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
F3]VSI6^E, Lq1?Y
K#AexA <VQ)}HW;k 二. 战前分析
1r_V$o$ 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。
-%gEND-AP 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
eO(U):C2 hqlQ-aytS Pqw<nyC. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^6R(K'E} /* --------------------------------------------- */
Ir5|H|b< vector < int *> vp( 10 );
`CC=?E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&6
<a<S /* --------------------------------------------- */
h_+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PB7-`uz /* --------------------------------------------- */
6>)nkD32g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B f]Bi~w< /* --------------------------------------------- */
"P54|XIJ\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?FjnG_Uz`D /* --------------------------------------------- */
Wz"H.hf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PgGUs4[ -zn_d]NV #.[eZ[ KX7fgC 看了之后,我们可以思考一些问题:
B2P@9u|9 1._1, _2是什么?
@SpP"/)JY 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。
ZTz07Jt 2._1 = 1是在做什么?
; :q 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。
m4m|? 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。
4OQ,|Wm4G %=Z/Frd j*Pq<[~ 三. 动工
MpGG}J[y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"om7 :d 3)6- S pMy:h
"y&`,s5} template < typename T >
.UNV &R0 class assignment
QkW'tU\^ {
/*k_`3L T value;
jl&Nphp public :
wT6zeEV~* assignment( const T & v) : value(v) {}
<F;+A{M) template < typename T2 >
`]XI Q\ * T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Iv*\8?07) } ;
FVBAB> 0V21_".S XD|g G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x: _[R{B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k4dC B(94; ,( ujSoWs h=:/9O{H class holder
b=_k)h+l {
eh `%E0b} public :
%K-8DL8|( template < typename T >
'&B4Ccn<V assignment < T > operator = ( const T & t) const
H~nZ=`P9& {
FX|&o>S(8 return assignment < T > (t);
{&mHfN }
>h#w~@e:: } ;
Es)|#0m\x@ Y$\|rD^f matna 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:
c>{QTI:] M3O !jN~ static holder _1;
2M'dTXz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$*iovam>^] ]VLseF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3oMHy5 而不用手动写一个函数对象。
ZIc.MNq _UPfqC ? o!KDeY 7#%Pry 四. 问题分析
LlO8]b!P-^ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@x+2b0 b 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4}v|^_x-i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;-kDJi 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BR@m*JGajz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
uHSnZ"# qx[c0X! 五. 问题1:一致性
#o4tG 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-dBWpT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]kTxVe U|%}B( struct holder
+jwHYfAK) {
H4AT>}ri //
tLa%8@;'$ template < typename T >
|oXd4 T & operator ()( const T & r) const
v#/Gxk9eX {
@|c]) return (T & )r;
35e{{Gn)v }
vBl:&99[/ } ;
pF8 #H~ xi(\=LbhY 这样的话assignment也必须相应改动:
o25rKC=o Lm2)3;ei template < typename Left, typename Right >
&tAYF_} class assignment
-R:_o1" {
cS9jGD92 Left l;
3}8o 9 Right r;
0~^RHb.NA8 public :
G_S>{<[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G#7(6:=;,` template < typename T2 >
ud$-A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E6 -*2U)k+ } ;
ufL<L;Z\; R~k`KuY@! 同时,holder的operator=也需要改动:
WXY'%G C\GP}:[T3 template < typename T >
|50sGJE( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
([dd)QU {
X$ZVY2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
A!B.+p[G }
V&s|I oTR za@/4z 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。
qGV_oa74 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V>`ANZ4 Fds
11
/c7 return l(rhs) = r;
gE#'Zv {7 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。
KZw~Ch}b9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ggx_h \xCCJWek template < typename Tp >
h&$h<zL[ class constant_t
yEI@^8]s {
ezp%8IZ; const Tp t;
$3g{9)} public :
lbBWOx/| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i#`q<+/q template < typename T >
\H@1VgmR; const Tp & operator ()( const T & r) const
c_D(%Vf5 {
?!U[~Gq return t;
@I`^\oJ }
|
:-i[G?n } ;
F`QViZ'n># nOGTeKjEJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!{t|z=Qg 下面就可以修改holder的operator=了
#;j:;LRU WI/tWj0 template < typename T >
<Kv$3y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o'!=x$Ky {
P.,U>m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
d}h{#va* }
w>&*-}XX '|zrzU= 同时也要修改assignment的operator()
5FoZ$I hu.o$sV3; template < typename T2 >
:lcq3iFn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.+/d08] 现在代码看起来就很一致了。
d}[cX9U/ v\Uk?V5T 六. 问题2:链式操作
+1!iwmch> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Kf[d@L 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。
rR> X< 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。
S=(O6+U 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。
o[Jzx2A< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Go)$LC0Mi }|kFHodo template < typename T >
k||t<&`Ze struct result_1
S'jg#*$ {
3N2dV6u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;/j2(O^ } ;
>CqzC8JF ukW&\ 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:
FQDf?d5 9Rnypzds template < typename T >
}aVZ\PDg struct ref
3 !@ {
"d_wu#fO) typedef T & reference;
kt/,& oKI } ;
s{Z)<n03 template < typename T >
MY^{[#Q struct ref < T &>
:CyHo6o9 {
J,2V&WuV0r typedef T & reference;
D0r viO } ;
FPDTw8" B; CI'RuR3y]Z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vjuFVJwL 50^ux:Uv+N template < typename T >
p+h$]CH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D(AH3`*|# {
;Y?MbD return l(t) = r(t);
hJ@vlMW }
a[-!X7,IU 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。
69g{oo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`t~jHe4!Y !*N9PUM 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
<1D|TrP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]%' AZ`8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m+TAaK +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1UP=(8j/ 最后的布局是:
tJ\
$% Add
hH8&g%{2 / \
$F2Uv\7= Divide 5
dZU#lg / \
c{1;x)L _1 3
^,>w`8 似乎一切都解决了?不。
o|kykxcq 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5X) 8Nwbc 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
fK J-/{| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
@NiuT%#c #).$o~1ht! template < typename Right >
fjh|V9H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C$OVN$lL`8 Right & rt) const
2%W;#oi? {
D0D=;k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BzzC| }
U lYFloZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4Z"}W!A 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。
m@td[^O- 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。
=RQF::[h 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。
52w@.] 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。
a5D|#9 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?
G,u=ngZ] 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:
R6+)&:Ab{R q&3
;e4 template < class Action >
HN7CcE+l class picker : public Action
+[7~:e}DZ {
:GXF=Df public :
pHV^Kv# picker( const Action & act) : Action(act) {}
r;#"j%z // all the operator overloaded
!6!)H8rX } ;
_fHC+lwN B/twak\ 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。
bdg6B7%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:
^#9385 X0lPRk53( template < typename Right >
u_(~zs.N] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;tjOEmIiU {
"o5]:]h) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
36"n7 }
cb}"giXQTB (Xd8'-G$m Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ujU,O%.n 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
|N.2iN: SH%NYjj template < typename T > struct picker_maker
Y{YbKKM {
2HE@!*z9H typedef picker < constant_t < T > > result;
Pe`(9&iT. } ;
C8U3+ s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sg2;"E@ {
i}-uK,^ typedef picker < T > result;
AI|vL4*Xd } ;
"4N&T# =+zDE0Qs 下面总的结构就有了:
smP4KC"I(d functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
VmS_(bM picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|7qt/z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iQ'*QbP'Z 至此链式操作完美实现。
Q_5l.M/9] Qs6<(zaqkt ,2@o`R.27 七. 问题3
3_(_yEKx 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
qE[S>/R" 3JnpI,By template < typename T1, typename T2 >
|cvU2JI@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y t(D {
9]4Q@% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0U '"@A
\ }
lSxb:$g Br1R++] 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:
{)[o*+9 pSs*Z6c)@ template < typename T1, typename T2 >
pgU[di struct result_2
ij"~]I {
]PXM;w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
A;oHji#* } ;
ci0A!wWD ['d9sEv . 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?
|Y9>kXM l 这个差事就留给了holder自己。
i'IT,jz! slQn Pfd1[~, template < int Order >
FuhmLm'p class holder;
broLC5hbQU template <>
rB>ge]$. class holder < 1 >
>!963>D R {
&> sbsx\y public :
As:O|!F template < typename T >
*dl hRa struct result_1
8&<mg;H, {
jK|n^5\ typedef T & result;
e4z`:%vy } ;
Q6h+. template < typename T1, typename T2 >
<kh.fu@.Q struct result_2
-F 5BJk {
honh'j typedef T1 & result;
X1j8tg } ;
iT]t`7R template < typename T >
Rh>B#
\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-ng1RA> {
mRk)5{ return (T & )r;
+QChD* }
i8]EIXbMX template < typename T1, typename T2 >
gabfb# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G|6qL {
77>oQ~q return (T1 & )r1;
8mI(0m' }
Y;i=c6 } ;
o) )` "^ c6h?b[] template <>
<,i4Ua class holder < 2 >
5'2kP{; {
KC/O
EJ` public :
{6i|"5_j template < typename T >
~?Zib1f) struct result_1
PR:k--)D {
oC0ndp~+& typedef T & result;
56V|=MzX] } ;
HD j6E" template < typename T1, typename T2 >
FI.te3i?7 struct result_2
O?uICnmi6 {
a"Qf typedef T2 & result;
@]3\*&R} } ;
XwH>F7HPe template < typename T >
%M6OLq!K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4G&`&fff] {
\Kl20? return (T & )r;
S?~0)EXj( }
/%@;t@BK4 template < typename T1, typename T2 >
>eJ<-3L; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1J?v\S$ma` {
5EYGA\ return (T2 & )r2;
.9~j%]q }
c(Q@5@1y: } ;
Dqy`7?Kn #QNN;&L]R #2tmi1
ya 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> >。
H& |/|\8F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%>Kba M1b 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
pMfb(D" wQxI({k@ return l(i, j) = r(i, j);
1@]&iZ] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?f?5Kye C'6I< YX return ( int & )i;
'$ei3 return ( int & )j;
YxF@1_g 最后执行i = j;
j.E=WLKV* 可见,参数被正确的选择了。
#GzALF97 nrac)W 1lw%RM t"=5MaQk- )+.=z 八. 中期总结
yRXML\Ge 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:
mjeJoMvN)H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b3A0o* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R1];P*>%gZ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
BT7{]2?&V gInh+XZs *EWWN?d "\|P6H <4}m: Exb64n-_= 九. 简化
EU[\D; 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。
Gwd38 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#p}GWS) 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:
K[[~G1Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ee {ToK +-*/&|^等
+B*]RL[th 2. 返回引用。
kwjO5OC8 =,各种复合赋值等
[.#nM 3. 返回固定类型。
[ZWAXl
$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'D\X$^J^ 4. 原样返回。
,s8/6n# operator,
+_GS@)L`% 5. 返回解引用的类型。
3^8Cc(bk operator*(单目)
*.W3V;K 6. 返回地址。
-.Wcz| operator&(单目)
W!{RJWe 7. 下表访问返回类型。
D<WnPLA$g operator[]
:[0 R F^2} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5kGniG?T# operator<<和operator>>
F0$w9p ale'-V)5 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。
Fp\;j\pfw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)qy?x7 bP18w0>, template < typename Left >
2KLMFI.F struct value_return
ibkB>n{( {
U,g8:M
xHK template < typename T >
H4g8
1V= struct result_1
~[;r)
g\ {
~P3b5 - typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
BH:A]#_{ } ;
(`(D
$% J[ZHAnmPH template < typename T1, typename T2 >
:nx+(xgw struct result_2
L
FWp}#% {
OZ&/&?!XE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~$J;yo~ } ;
yqN`R\d } ;
2Q6;SF"Z L}h_\1 K(;qd Ir 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pGs?Y81
[)"\Aq 下面我们来剥离functor中的operator()
}0'LKwIR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|] 7c&` -1Q24jrO- return l(t) op r(t)
Xm#W}Y' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SBxpJsW> return op l(t)
#pvq9fss,} return op l(t1, t2)
[F6)Z[uG return l(t) op
'K7\[if{ return l(t1, t2) op
En\@d@j<u return l(t)[r(t)]
r=Xo; d*TE return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ebBi zc= Oiib2Ov 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:
#b ^6> 单目: return f(l(t), r(t));
UarLxPQ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
T]th3* 双目: return f(l(t));
'+9<[] return f(l(t1, t2));
orjtwF>^ 下面就是f的实现,以operator/为例
p9"dm{ UT;%I_i!' struct meta_divide
Bsa;, {
NBk0P*SI template < typename T1, typename T2 >
?I+{S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
iT'doF {
$_S-R
3L\ return t1 / t2;
#)'Iqaq7 }
^yW['H6V } ;
d6n_Hpxw^ xJ>5 ol 这个工作可以让宏来做:
D!.c??
Y(UK:LZ' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?t'V5$k\ template < typename T1, typename T2 > \
Im6gWDdq@6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v0C+DKi 以后可以直接用
|]G%b[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<|r|s 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
}u8(7 (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。。。)
uWJJ\ u8c@q'_ Sr
\y1nt 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
;"M6}5dQ4 2"D4q (@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k
A3K class unary_op : public Rettype
toGiG|L {
w[X-Q+7p(t Left l;
}u;K<<h: public :
x,C8):\t`B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LK} g<!o( 6Z|h>H5a template < typename T >
f2e;N[D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D$>!vD' {
t=B1yvE" return FuncType::execute(l(t));
|%|03}Q }
p_I^7 $ sU>IETo template < typename T1, typename T2 >
P*KIk~J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t+v%%N_ {
NgTB4I8P return FuncType::execute(l(t1, t2));
+,,(8=5g }
-Cyo2wk } ;
{py%-W xX-r<:'tmi Krae^z9R 同样还可以申明一个binary_op
C:Jfrg` YrnC'o` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DgT]Nty@b class binary_op : public Rettype
5Npxs&Ea {
a,w|r#x] Left l;
;`oK5 Right r;
fg LY{ public :
NVRzthg%c_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^]sb=Amw e,|gr"$/ template < typename T >
/3M8;>@u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5n?P}kca) {
[W3X$r~- return FuncType::execute(l(t), r(t));
vv.E6D^x( }
!=eNr<:V. r#OPW7mhE template < typename T1, typename T2 >
.e7tq\k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i.^ytbH {
Rq|6d
M6H return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
loIb}8 }
a <C?- g| } ;
JOuyEPy opH!sa@U Lf((
zk:pt 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
3RaW\cWzg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_^W;J/He DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U;W9`JT<.f 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。
:(]fC~G~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P!]uJ8bi 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。。。
,]EhDW6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F` 7v 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)
g
`s|]VNt 下面是修改过的unary_op
0h A: =r =.z;:0]'n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Wxj_DTi[1" class unary_op
bL
xZ5C7t {
aVu!Qk=Z/ Left l;
"}v.>L<P 5QiQDQT}5 public :
!'H$08Ql}
2yJ{B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2VRGTx R%KF/1;/ template < typename T >
b*Y Wd3 struct result_1
qHZDo[ {
%>$<s<y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O&<p
8 } ;
]L~NYe9 {_N9<i{T template < typename T1, typename T2 >
d@ K-ZMq struct result_2
O2 >c|=# {
5TJd9:\Af typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bY#BK_8 : } ;
Dy.i^`7\ MS\vrq'_ template < typename T1, typename T2 >
?=9'?K/~a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4`i8m {
)I&.6l!#
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~)f^y!PMQ }
./ {79 FGi7KV=N template < typename T >
U5kKT.M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
['o ueOg {
{3x>kRaKci return OpClass::execute(lt(t));
l
L;5*@
}
Nbr$G=U 4fsd5# } ;
o,WjM[e 9" q-Bb hY.i`sp*/ 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
3q'AgiW 好啦,现在才真正完美了。
d~~kJKK 现在在picker里面就可以这么添加了:
e4` L8 ^OiL&p;r template < typename Right >
e%[*NX/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
At\(/Zy {
1<G+KC[F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x.-d)]a! }
?Ujg.xo\ 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。
gl+d0<Rzw Z jmQ /-p!|T}w K#+?oFo: {|u"I@M*O 十. bind
^i%S}VK 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。
GS>[A b+ 先来分析一下一段例子
d#v@NuO6
h CIIjZ)T h&i*=&<HP6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
yIL=jzm`7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cuN ]}=D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tQ{/9bN?P 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。
;+wB!/k, 我们来写个简单的。
nmU1xv_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'|4+<# 对于函数对象类的版本:
{[2o WrGA7&!+ template < typename Func >
Qel)%|dOn struct functor_trait
i"G'#n~e {
?z1v_Jh typedef typename Func::result_type result_type;
Oin9lg-jR } ;
(j'\h/ 对于无参数函数的版本:
r""rJzFz' 3Cj)upc template < typename Ret >
I&+.I K_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
w&?XsO@0W {
nW)+-Wxq typedef Ret result_type;
/i"hViCrlG } ;
&q>8D' 对于单参数函数的版本:
6=;:[ $/M-@3wro template < typename Ret, typename V1 >
Z
i6s0Uck struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
V8/d27\ {
fLe~X!#HF typedef Ret result_type;
ZoXz@/T } ;
n>}Y@{<]/ 对于双参数函数的版本:
`r}_92Tt fc+-/!v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
itzUq,T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FC1rwXL( {
jUm-!SK}q typedef Ret result_type;
A5Hx$.Z } ;
6nk}k]Ji 等等。。。
RU~na/3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#tR:W?! K} CgFBk template < typename Func >
? uYO]!VC struct func_return
;NA5G:eQ {
`9r{z;UQ template < typename T >
)5b_>Uy struct result_1
\( s `=(t {
FFqK tj's typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=c@hE'{ } ;
\< .BN;t{ y[XD=j template < typename T1, typename T2 >
st)is4 struct result_2
XKTDBaON {
*/e$S[5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"0!h-bQN } ;
yF)J7a:U } ;
zjUQ] Gt&yz"?D %"f85VfZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9Q1%+zjjMq sg,\!' template < typename Func, typename aPicker >
^^v3iCT class binder_1
J,Ki2'= {
50MM05aC Func fn;
Tm`@5 aPicker pk;
rT `sY public :
xq;>||B ]S%_&ZMCM template < typename T >
FXr^ 4B} struct result_1
^(TCUY~f& {
J920A^)j! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0HWSdf|w } ;
3g;Y d7kE}{, template < typename T1, typename T2 >
/
<(|4e struct result_2
~3bV~H#~m {
{Z/iYHv~#c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Xgx/ubca0 } ;
1e[?}q]* x~5,v5R^] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qA '^b~ \r
IOnZ.WK template < typename T >
~S('\h)1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^Z)7Z%
O {
W$jRS return fn(pk(t));
)"\=
_E# }
W%+02_/) template < typename T1, typename T2 >
-dovk?'Gj
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y7pBcyWTE= {
OFr"RGW" return fn(pk(t1, t2));
gqv+|:# }
IER;d\_V< } ;
;cVK2' igQzL*X = -oP,$k 一目了然不是么?
yr},pB 最后实现bind
p^Ey6,!8]D m u9,vH @2"uJ6o template < typename Func, typename aPicker >
Ct `)R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O h
e^{: {
(.$$U3\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5{yg }
}$<v Z><+4
' 2个以上参数的bind可以同理实现。
C5(XZscq 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
#fF5O2E'3 Vl$RMW@Ds 十一. phoenix
~EmK;[Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|\Gkhi>; N$>Ml!J for_each(v.begin(), v.end(),
ulALGzPh (
\'=svJ
do_
P6%qNR/ x [
$|7"9W}m* cout << _1 << " , "
VJ#ys_W ]
tfHr'Qy BC .while_( -- _1),
O_ r-(wE4 cout << var( " \n " )
I0l3"5X
a )
@8 c@H#H );
y3(~8n rWWpP< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"zw{m+7f, 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]iTP5~8U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;LgMi5dN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T^eD yE
N3/-S+ I 8i|tQz template < typename Cond, typename Actor >
V #vkj class do_while
)PR`irw {
<,O|fY% Cond cd;
yUcU-pQ Actor act;
4%}iKoT
public :
R}(Rv3>Xx template < typename T >
uLv struct result_1
.&5 3sJ0{ {
R1hmJ typedef int result_type;
A]iT
uu5 p } ;
kK6t|Yn& ,MHK|8! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1WaQWZ:= dgQ<>+9]6 template < typename T >
@RB^m(> 5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L|{v kkBo {
-^_^ByJe do
:
HU|BJ> {
[2Y@O7;nI act(t);
@sa_/LH!K }
<b~~X`Z while (cd(t));
'xuxMav6m return 0 ;
w?_'sP{pd }
fvta< } ;
}x6)}sz7 "w 4^i!\ LTx,oa:ma 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@}^VA9ULK 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~d<&OL 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Z!q$d/1 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。
.,VLQbtg 下面就是产生这个functor的类:
`E;xI v| uYO$gRem -m,Y6 template < typename Actor >
j7Zv"Vq@ class do_while_actor
h+_:zWU {
`}ZtK574 Actor act;
18~jUYMV public :
9h+TO_T@F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q( EN]W], Ta3* G template < typename Cond >
Yx66Xy picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o=![+g } ;
#3>jgluM'
^0{t Kl ?C[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WOgkv(5KN 最后,是那个do_
Nj?Q{ztS Ei2M~/ 3 %BI+1&T_ class do_while_invoker
F1}d@^K
7d {
o]]tH public :
m+dQBsz\ template < typename Actor >
g^:`h
VV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RHd no C {
1LSD,t| return do_while_actor < Actor > (act);
,9KnC=_y }
$qpW?<>,0 } do_;
lQgavP W! Ii3F|Vb G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1#|lt\T 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O|Y`:xvc 最后来说说怎么处理break和continue
J}-e9vK-# 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。
4F -<j! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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