一. 什么是Lambda
av-#)E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;j{7!GeKa 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,
lwc5S`" we3tx{j hq=,Z1J # ly@;!M class filler
zJ+3g! {
mzWP8Hlw public :
l
_+6=u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N2BI_,hI1 } ;
Z|G/^DK! `H>b5 t2-
^-g6 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:
,M QVE Oe51PEqn #EDEYEW7 9Hd;353Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=. *98 `1Zhq+s B:<
]Hl$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y`yZR
_ kbYeV_OwM 44\cI]!{ /`[!_4i 二. 战前分析
4U=75!> 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。
Z<U>A
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
F30
]
03k?:D+5 SHV4!xP-V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iXFP5a>| /* --------------------------------------------- */
c
pk^!@c vector < int *> vp( 10 );
i^)WPP>4Aw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)0k']g5 /* --------------------------------------------- */
n2{SV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:P$#MC /* --------------------------------------------- */
6.5wZN9<| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=>|C~@C? /* --------------------------------------------- */
PFM'&;V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(&[[46 /* --------------------------------------------- */
+ H_MV=A^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"7,FXTaer d--'Rn5 nPN?kO=] JN4fPGbV 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ya#h'+} 1._1, _2是什么?
paW@\1Q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
WA6!+Gy 2._1 = 1是在做什么?
O/Rhf[7v* 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
KL [ek Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
kkS~4?-* @%hCAm h1[WhBL-O 三. 动工
QJn`WSw$_- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DWU`\9xA* ffe1lw% j}:~5 |. :K':P5i template < typename T >
t\4[``t class assignment
D)Q)NI {
>\2:\wI T value;
kL>d"w public :
UG;Y^?Ppe5 assignment( const T & v) : value(v) {}
x;LzG t:w template < typename T2 >
)J D(` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~Rpm-^ } ;
~+G#n"P n WC,+Cn e
?wb+L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X^@I]. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rJJ[X4$ vUA0FoOp aG+j9Q_ 5D Y\:AF class holder
-|S]oJy {
HYK!}& public :
i3VW1~ .8 template < typename T >
S'LZk9E assignment < T > operator = ( const T & t) const
)IL
#>2n? {
K_/zuTy return assignment < T > (t);
EW<kI+0D }
3;[DJ5 } ;
A"v{~ MZ>6o5K| FLZWZ; 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:
/9pM>Cd*Z $ ((6=39s static holder _1;
@n&<B`/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I$t3qd{H& c{+A J8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X2|Y 而不用手动写一个函数对象。
N8r*dadDd \x{;U#B[3> l_rn++ L!Cz'm"Nl 四. 问题分析
!v.9"!' N 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Pmg)v!" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
. @q-B+Eg 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?, r~= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
FR[ B v 下面我们可以对这几个问题进行分析。
uX/$CM ;%C'FV e] 五. 问题1:一致性
e({9] 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?|
@f+8%I3D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qa`-* 4m N2'qpxOLI struct holder
hU]HTX'R {
}[+!$# //
#H?t!DU template < typename T >
!$;a[Te T & operator ()( const T & r) const
YgUH'P- {
WE6a' return (T & )r;
B/JO~;{ }
v1JS~uDz } ;
7dG79H Ys+OB*8AE 这样的话assignment也必须相应改动:
H5CR'Rp $?G"GQ!. template < typename Left, typename Right >
g>rp@M class assignment
l%ayI {
oX@ya3!Pz Left l;
)tHaB, Right r;
kum#^^4G| public :
^N}Wnk7ks' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&3F}6W6A template < typename T2 >
OO dSKf8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
L4u;|-znw } ;
{5r0v#; >T2LEW 同时,holder的operator=也需要改动:
E/&Rb*3 u%/fx~t$ template < typename T >
9Jf)!o8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i,A#&YDl {
le +R16Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
0P^L }VVX }
u]NZ`t%AP D\w h;r 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。
{rfF'@[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ji1Pz)fq Ho DVn/lr return l(rhs) = r;
PWRy7d 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。
GZS1zTwBL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@vL20O. H1GRMDNXOA template < typename Tp >
Jj~EiA class constant_t
T9)nQ[ {
A[IL
H_w const Tp t;
NjPDX>R\K public :
=deMd`=J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fDE%R={!n5 template < typename T >
C51bc6V const Tp & operator ()( const T & r) const
|7,L`utp {
_=ua6}Xp return t;
9Zry]$0~R }
UJ-?k&j, } ;
WW+l' 6. @`tXKP$so 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ES~^M840f 下面就可以修改holder的operator=了
21s4MagC UYk>'\%H0 template < typename T >
w-Nhs6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?
J}r {
!US d9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8}H1_y-g[ }
?D,=37 J
PyOG_h 同时也要修改assignment的operator()
Om{l>24i.\ k#[F` template < typename T2 >
x!\ONF5$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oH0X<' 现在代码看起来就很一致了。
43?^7_l- H&r,FmI@ 六. 问题2:链式操作
08X_}97#WF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j!7`] 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。
y4h=Lki@ 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。
EbeI{-'aF 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。
y\N|<+G+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XwV'Ha %r&-gWTQ, template < typename T >
4Mk-2 Dx struct result_1
zR!o{8 {
gtUUsQ%y . typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
KH\b_>wU2 } ;
&//wSlL3 n JPyM/p 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};-q!v$j cvwhSdZu8 template < typename T >
dKl^jsd struct ref
>!_Xgw {
< >UPD02 typedef T & reference;
tm7u^9] } ;
sr@j$G#uW5 template < typename T >
;8!Z5H struct ref < T &>
%uv?we7 {
*[=bR> typedef T & reference;
"V{yi!D{< } ;
G:x*BH+ K)TrZ 2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~|wbP6</:- #:T-hRu template < typename T >
hOhS) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Kwc6mlw~M {
VqL.iZ- return l(t) = r(t);
cA6lge<{~ }
XeBP`\>Ve 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。
x0d~i!d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9qS"uj cRX~z 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
lL]y~u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}j,[ 1@S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L[5=h +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d #jK=:eK 最后的布局是:
}|%eCVB Add
?g!V!VS2 / \
P/&]?f0/ Divide 5
''\;z<v / \
&3J@BMYp _1 3
'!f5?O+E 似乎一切都解决了?不。
R |KD&!~Z 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。
rJ KZ)N{ 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。
5NJ4 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:
hzk6rYg1 nQ|r"|g template < typename Right >
`9k0Gd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0Z{j>=$ Right & rt) const
<F11m( {
!n6wWl return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sgE-`# }
s+:=I
e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fO#vF.k% 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。
pm{|?R 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。
eAPXWWAZJ1 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。
~
ihI_q" 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。
dMR3)CO 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?
lI>SUsQFfm 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:
|W<+U :$MG*/Q template < class Action >
*,Bzc Z class picker : public Action
ktDC/8 {
d
GP*O public :
Wu)>U picker( const Action & act) : Action(act) {}
R *F l8
// all the operator overloaded
jD7Nb lX } ;
jY_T/233d !%dN<%Ah Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
)E+'*e{cK 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ePIiF_X _=|vgc template < typename Right >
l7De6A" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Fd*8N8Pi {
M:5b4$Qh< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C*nB }
}MUn/ [x If%/3UJ@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z4IgBn(Z_} 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。
'=P7""mN5 %,ngRYxT# template < typename T > struct picker_maker
Le%ZV%, {
wj[$9UJb typedef picker < constant_t < T > > result;
"kZ[N'z( } ;
iX3HtIBj' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k%^lF?_0I {
tDAhyy73 typedef picker < T > result;
"fq{Y~F%` } ;
Fv<`AU r1fGJv1!o 下面总的结构就有了:
x`6<m!d` functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]vuwkn+) picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_ 84ut picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/rSH"$ 至此链式操作完美实现。
Ks}Xgc\ ,-z9 #t : _QCfH 七. 问题3
^wS5>lf7p 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。
LY+|[qka |*`Z*6n template < typename T1, typename T2 >
VE8;sGaJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0@AAulRl {
*-xU2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fw[y+Bi&
? }
Qyy.IPTP =Fdg/X1 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:
]5%/3P,/ }-
Wa`t7U template < typename T1, typename T2 >
"+unS)M;Y struct result_2
;t+ub8 {
\(%Y%?dy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'? jlH0; } ;
n9s iX DfKr[cqLM 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?
FN[{s 这个差事就留给了holder自己。
yeHDa+} VWO9=A*Y| o: ;"w"G template < int Order >
0
Us5 class holder;
Qqlup template <>
":_vK}5 class holder < 1 >
2=_gf {
f47M#UC public :
$HJwb-I template < typename T >
R"K#7{p9 struct result_1
GaSPJt {
c*@G_rb typedef T & result;
QD%L0;j } ;
<^$<#Kd template < typename T1, typename T2 >
rl0< Ls struct result_2
8.[SU {
'e6WDC1Am( typedef T1 & result;
GQ
|Mr{.; } ;
t#2(j1 template < typename T >
P
3'O/! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x.q+uU$^ {
k?'B*L_Mzv return (T & )r;
?Ae ven }
4rrSb* template < typename T1, typename T2 >
/d%=E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B7!3-1<k> {
!o$!Fr c return (T1 & )r1;
aE2.L;Tk? }
t]-5 ]oI } ;
[p<w._b i ^yOZArc'r template <>
4R\Hpt class holder < 2 >
\eFR(gO+ {
,TFIG^Dvq public :
`]W|8M template < typename T >
|6<p(i7 struct result_1
L`24?Y{ {
g1(IR)U!z typedef T & result;
/E\%>wv } ;
[KxF'm z9 template < typename T1, typename T2 >
C9t4#" struct result_2
S9#)A-> {
h2D>;k typedef T2 & result;
%VnbmoO } ;
G["c\Xux template < typename T >
s)pbS}L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sm5H_m! {
' MxrQ;|S return (T & )r;
,S!azN= }
}+sT4'Ah> template < typename T1, typename T2 >
Er{>p|n= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yNTK . {
ej"+:."\e return (T2 & )r2;
0vw4?>Jf@ }
VTH>
o>g } ;
>qF CB\( #Q
/Arq sQ\8>[]
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> >。
*Em,*! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^N)R=tl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gdQvp=v] zO iu5 return l(i, j) = r(i, j);
% oo2/aF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pJtex^{!: %ALwz[~] return ( int & )i;
1{JV}O return ( int & )j;
O`<KwUx ! 最后执行i = j;
j{Q9{}<e 可见,参数被正确的选择了。
r%+V8o hr)B[<9 Bf8jPa/ t)}scf&^x ;-qO'V:; 八. 中期总结
~W-PD 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:
Uw7h=UQh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~
(jKz}'~U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MpR2]k#n< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HKUn`ng b"{'T]"*j N=7pK&NHSG #n8IZ3+ &*aIEa^ 6g)GY"49 九. 简化
,JQp'e 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。
]'=)2
.} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W}mn}gTQ 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:
>: g3k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R)m'lMi| +-*/&|^等
\r+8qC[, 2. 返回引用。
+O?KNZ =,各种复合赋值等
7](KV" %V 3. 返回固定类型。
Xx>X5Fy 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
OL^l 3F 4. 原样返回。
,]d/Q< operator,
L bmawi^ 5. 返回解引用的类型。
JVSA&c%3 operator*(单目)
ybKWOp:O 6. 返回地址。
lE(a%'36 operator&(单目)
/x
p| 7. 下表访问返回类型。
}xh$T'M8 operator[]
oc >{?.^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,1+y/{S operator<<和operator>>
)`O~f_pIC .0`m\~ L OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!'9Feoez 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CmoE_8U> v: OR template < typename Left >
/^#;d
UB struct value_return
{C N~S*m {
4?q<e*W template < typename T >
>]vlkA( struct result_1
2OVRf0.R~ {
waj0"u^# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=E#%'/ A;c } ;
2KYw}j|5 S(*sw
0O@+ template < typename T1, typename T2 >
%_%Q8,W struct result_2
#W.#Hjpp {
hRD=Y<>A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U!*M*s } ;
_)>_{Pm } ;
naR0@Q"\h +{f:cea (1 @a0DT=>dT 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ni-xx9)= 9\BT0kx 下面我们来剥离functor中的operator()
'9
[vDG~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.ufTQ?Fe 1e{IC= return l(t) op r(t)
ij( B,Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TU,s*D&e return op l(t)
m!tbkZHQn0 return op l(t1, t2)
:2rZcoNb. return l(t) op
PuA9X[= return l(t1, t2) op
K1+)4!}%U return l(t)[r(t)]
{YAJBIvHV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jN;@=COi DN-+osPi 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
q=Sgk>NA 单目: return f(l(t), r(t));
%Q
fO8P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e]$}-i@# 双目: return f(l(t));
1Vrh4g.l return f(l(t1, t2));
y[)> yq y 下面就是f的实现,以operator/为例
?R$F)g7< qzKdQ&vO struct meta_divide
2db3I:;E {
ZQ%'`q\c template < typename T1, typename T2 >
~-_kM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2a`o
&S {
L\xk:j1[ return t1 / t2;
Ez
fN&8E }
vyK7I%T'R } ;
(3Two} .*Ct bGw 这个工作可以让宏来做:
CUBEW~X}M :OhHb#D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^6MU
0Q2 template < typename T1, typename T2 > \
p'*>vk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G\Cp7:j} 以后可以直接用
vgH3<pDiU6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mGJKvJF
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
6;\I))"[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(a.z9nqGA w[zjerH3 =hC,@R>; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
diL+:H 1{ ~#H<K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p.v0D:@& class unary_op : public Rettype
Q kEvw< {
`1$@|FgyC Left l;
"55skmD.P public :
tl,.fjZn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=[cS0Sy (|:M&Cna] template < typename T >
vNV/eB8#S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`.~N4+SP {
Rg\z<wPBG return FuncType::execute(l(t));
fk6%XO }
A+ZK4]xb la0BiLzb] template < typename T1, typename T2 >
([T>.s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"d#Y}@*~o {
lT(WD}OS return FuncType::execute(l(t1, t2));
K6v6ynp/ }
&C,'x4c" } ;
7~^GA.92 9kN}c<o B(LWdap~ 同样还可以申明一个binary_op
~:kZgUP_f 42{Ew8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/YP{,#p class binary_op : public Rettype
sJ;g$TB {
vj'wm}/ Left l;
: UGZ+ Right r;
s C%&cRQD public :
42_`+Vt]d7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;f0I
8i,JN "pi=$/RD9 template < typename T >
]HKQDc' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u]<,, {
OE_XCZ!5P return FuncType::execute(l(t), r(t));
C%$edEi }
[')m|u~FS4 "CSsCA$/ template < typename T1, typename T2 >
A-Sv;/yD_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QUq_:t+Dv {
h58`XH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Zd^rNHhA }
,&]S(|2%>t } ;
3}TaF~ >Ea8G, ~
-4{B 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
4IB9,?p 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p `8s DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0bceI 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。
.0S~872 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Uol|9F 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。。。
B:b5UD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ZXqSH${Tp 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
rn/ /% 下面是修改过的unary_op
<r.)hT"0 bR*-Ht+wd template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jqWu class unary_op
0Is,*Srr {
E
]A#Uy Left l;
>BR(Wd. oX#Q<2z* public :
`slL%j^" Hu\B"fdS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R0P
iv: nOt&pq7 template < typename T >
zvYq@Mhr struct result_1
yh Yb'GK {
s>B5l2Q4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j`JMeCG=Ee } ;
V, Z|tB^ s1MErd template < typename T1, typename T2 >
,~a QL struct result_2
aGrIQq/k)% {
9=vMgW typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WKts[Z } ;
bZnuNYty75 ^nT/i
.#_ template < typename T1, typename T2 >
e}D3d=6` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S@jQX {
K,Ef9c/+K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hEA<o67 }
<6EeD5{* :By?O"LQ template < typename T >
L6t+zIUc-~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^Ew]uN>, {
8UXjm_B^' return OpClass::execute(lt(t));
@)UZ@ ~R }
8ZM?)#`@{ lW+\j3?Z$ } ;
:}Xll#.,m j| v%)A v0
nj M 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
Upc+Ukw 好啦,现在才真正完美了。
j>*R]mr6 现在在picker里面就可以这么添加了:
wg7V-+@i zcel|oz) template < typename Right >
@GBxL*e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Sc>,lIM {
S'|,oUWDb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?zeJ#i }
ujDd1Bxf? 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。
C\S3Gs _K`wG}YIE RTvqCp HTVuStM8 00G%gQXk, 十. bind
S/}2; \Xm 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。
gwOa$f%O 先来分析一下一段例子
E=jNi 8qY79)vD4E %b%-Ogz;4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
>z/#_z@LV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r;B8i!gD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\.C+ue 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
TlXI|3Ip 我们来写个简单的。
B:dB,3,`( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D2<fw# 对于函数对象类的版本:
^"VJd[Hn W}3.E "K template < typename Func >
"8c@sHk(w struct functor_trait
"w^!/ {
#D<C )Q typedef typename Func::result_type result_type;
bP8Sj16q } ;
nc~F_i= 对于无参数函数的版本:
s:OFVlC%\ 1/RsptN"v template < typename Ret >
5A%w 8Qv struct functor_trait < Ret ( * )() >
b1^vd@(lx {
FemCLvu typedef Ret result_type;
PpGL/,]X } ;
w QgoN% 对于单参数函数的版本:
||T2~Q*:y 8
BY j template < typename Ret, typename V1 >
lphFhxJA{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O*eby*%h {
|
h`0u'# typedef Ret result_type;
{HL3<2=o } ;
ZRv*!n(Ug< 对于双参数函数的版本:
D!Q">6_"z ;o^eC!:/% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}E+!91't.^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;,$NAejgd {
O!zV)^r typedef Ret result_type;
m`IC6* } ;
U1@IX4^2` 等等。。。
, R'@%,/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?Eg(Gu.J x4g3rmp template < typename Func >
`sUZuWL_ struct func_return
wHsYF` {
3Vsc 9B"w template < typename T >
#hW;Ju73 struct result_1
x9$` W {
l/BLUl~z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&J55P]7w } ;
R?v>Q` Qi B||*.`3gN template < typename T1, typename T2 >
$.C=H[QC struct result_2
:@kGAI {
{_b%/eR1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mYxuA0/k } ;
il}%7b- } ;
<DMl<KZ vh"R'o kUq=5Y `D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W!%]_I!&K ` BDLW%aL template < typename Func, typename aPicker >
0n@rLF class binder_1
^:K3vC[h;c {
un shH < Func fn;
FjK3
.>' aPicker pk;
0T@ Zb={ public :
zw+B9PYqX &yGaCq;0 template < typename T >
@_U;9) struct result_1
,^?^dB {
|s)Rxq){"V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L>MLi3{ } ;
,RE\$~`w CJ(NgYC h template < typename T1, typename T2 >
'/`= R struct result_2
eKgisY4# {
y@ ML/9X8q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ykv94i?Q } ;
;E@G`=0St pR
`>b 3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6Ca(U' C2@,BCR template < typename T >
HKF H/eV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JQ}$Aqk {
dODt(J}% return fn(pk(t));
#@^t;)| }
Q&MZN);. template < typename T1, typename T2 >
0*%Z's\M" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iDMJicW!+F {
:r%P.60H X return fn(pk(t1, t2));
D0g ZC }
~}F{vm } ;
=Qh\D NXwz$}}Pp km)zMoE{c{ 一目了然不是么?
zfI>qJ+Nqt 最后实现bind
8'~[pMn` UjaK&K+M? Dpvk\t template < typename Func, typename aPicker >
< XP9@t&
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
' pm2n0 {
m6n?bEl6I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
wm]^3qI2 }
d_4T}%q Vm%1> '& 2个以上参数的bind可以同理实现。
$P>`m$(8 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。
${+ @gJ+S 7#@cz5Su 十一. phoenix
S?RN?1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cj+ FRG~u i%ZW3MrY~ for_each(v.begin(), v.end(),
9&upujVS (
f&}k^>N#3 do_
+SsK21f"r [
n,=VQOu cout << _1 << " , "
I([!]z ]
k:JrHBKv\ .while_( -- _1),
k9$K} cout << var( " \n " )
gT$Ju88 )
<.pU,T/ );
eAX
)^q [PQ?#:r 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:
7s"<
'cx_F 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
VS9`{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$wmvKQc{lx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uIcn{RZ_z A'G66ei "
Om[~-31 template < typename Cond, typename Actor >
MxSM@3 v( class do_while
Qi_>Mg`x {
U Z.=aQ}M Cond cd;
(rkyW z Actor act;
O<96/a' public :
RRmLd/( template < typename T >
T?:glp[4I struct result_1
ZN!4; {
_u{c4U0, typedef int result_type;
!O-C,uSm } ;
P8^hBv* { T4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`VKf3&|<A ~vXaqCX template < typename T >
YGv<VOWG2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&07]LF$] {
^&bRX4pYo do
vr0WS3 {
xZ|Y?R5m act(t);
GytXFL3`: }
s:p[DEj- while (cd(t));
}| J79s2M return 0 ;
{Z3dF)> }
|~'IM3Jw(Y } ;
M@4UGM`J >tO`r.5u9 RY c!~Wh~Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L,mQ
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。
PH?#)lD 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。
Sp7ld7c 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。
+<xQM h8 下面就是产生这个functor的类:
}Z{=|rVE Ggl~nxz BZud)l24 template < typename Actor >
Y2d;E.DH8 class do_while_actor
.q[SI$qO/ {
\2ZPj)&-E Actor act;
%CS@g.H=_ public :
bHg,1y)UC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8>X d2X dDm):Z*`b template < typename Cond >
kGdt1N[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
66.5QD0 } ;
0j30LXI_ T/^Hz4uA7 A81ls#is 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
U+)xu>I
最后,是那个do_
C0S^h<iSe* w"OP8KA:^T L3G \ class do_while_invoker
M9y<t' {
d+X}cq= public :
Kw8u`$Ad7 template < typename Actor >
A|L 8P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@O@GRq&V {
z "+Mrew return do_while_actor < Actor > (act);
Q3|T':l4 }
"I=\[l8t } do_;
t5'V6nv AtF3%Zv2 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pGf@z:^{*- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{e+-vl 最后来说说怎么处理break和continue
?[)}l9 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。
zX0mdx<|< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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