一. 什么是Lambda
;UWdT]>!? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M#|TQa 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,
uF^+}Y ZT (bT\HW%m <o]tW4\(R qc`_&!*D class filler
x b _C1n {
%b!p{p public :
nFB;! r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{) .=G } ;
?Z14l0iZ%d c/x(v=LW H-rf?R2 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:
h.7 1O"N %9zcc)cP -)$)<k _6(zG.Fg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zD?$O7
|ZK &Owt:R)9~ pCC0: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zBoU;d%p> p 3_Q WQ*$y3% gVI*`$ 二. 战前分析
"1[N;|xa 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。
=ecv;uu2 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
\Xkx`C (JM4W
"7' D!X{9q}S1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U2bb|6j /* --------------------------------------------- */
eEU: vector < int *> vp( 10 );
4 5Ql7~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|MBnRR /* --------------------------------------------- */
&O%Kj8)
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4bJ3uIP# /* --------------------------------------------- */
VyI%^S
]sS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kQH!`-n:T /* --------------------------------------------- */
F*NIs:3; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f5yd2wKy6 /* --------------------------------------------- */
gZPJZN/cpz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U5"F1CaW~ C&;'Pw9H *wSl~J|ZM% cw^FOV*
看了之后,我们可以思考一些问题:
ae^xuM?7 1._1, _2是什么?
P/y-K0u 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。
yx}:Sgv% 2._1 = 1是在做什么?
-(59F 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。
prm 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。
SS`\,%aog s@q54 @lJGdp 三. 动工
a1}W2;W0]g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
qQom=x "Srp/g]a cX&c% ~ Ti'O 2k template < typename T >
R4v=i)A~Z class assignment
'@W72ML. {
I @z{Gr T value;
Y0b.utR& public :
Og&2,`Jb assignment( const T & v) : value(v) {}
/qp`xJ template < typename T2 >
tl4;2m3w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ML'R[~| } ;
J[B8sa h?R-t*G?
Dho~6K}" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%\^x3wP&o\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c^=:]^ 'Gc6ZSLM e)iVX<qb #
I<G:) class holder
pkT
a^I {
wj?fr? public :
7 yi >G template < typename T >
`hfwZ*s assignment < T > operator = ( const T & t) const
JRNyvG>j {
~pw_*AN return assignment < T > (t);
)Q\;N C=4 }
lz>5bR' } ;
\twlHj4 '6aH*B:}*; X%gJ,c(4 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:
dk.da&P eHjR/MMr_ static holder _1;
Y6CadC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H(g&+Wcu= xE9s=} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9~4Kbmr>q 而不用手动写一个函数对象。
=DqGm]tA aE;!mod (V+(\<M N-NwGD{ 四. 问题分析
A]n!d}? 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。
crmnh4- 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。
Vk-_v5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
aN7u
j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
K'71uW> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~#-`Qh ?+TD2~rD( 五. 问题1:一致性
)pzXC 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?|
U}
g%`< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3$RII-}> !Q?4sAB struct holder
cJty4m- {
W6*(Y //
A#p@`|H#B template < typename T >
8m9G^s`[ T & operator ()( const T & r) const
3;Xs`dk {
^yb_aC w return (T & )r;
~ PP GU1 }
|e\:0O? } ;
RJ-CWt
[LG me9RnPe: 这样的话assignment也必须相应改动:
|, :(3Ml q`{.2yV template < typename Left, typename Right >
3C[ ;2 class assignment
|l~ADEg {
EZ=M^0=Hpf Left l;
xr=f9?%R Right r;
1ri#hm0x\ public :
J5\> 8I,a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B
51LZP template < typename T2 >
bb<Vh2b>R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,cB`j7p( } ;
ZuE0'9 PJ_|=bn 同时,holder的operator=也需要改动:
Sj*H4ZHD<& s}A]lY template < typename T >
InDR\=o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%Wc-.ER {
7X.1QSuE return assignment < holder, T > ( * this , t);
_l Jj 6= }
K}zw%!ex Lf,gS*Tg? 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。
<>R7G)w
F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Tu"yoF 2<'gX>TW return l(rhs) = r;
' ZB%McS 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。
Hnaq+ _] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v:+se6HY?p RXP"v- template < typename Tp >
}%}eyLm( class constant_t
^hgpeu {
E^qKkl const Tp t;
'dg OE public :
R:fu n, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4Pt0^;H&jn template < typename T >
^=@%@mR/[C const Tp & operator ()( const T & r) const
@3G3l|~> {
oDRNM^gz return t;
</}[x2w?] }
=*'`\}];" } ;
)HmpVH H@6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b1^MX).vH 下面就可以修改holder的operator=了
&oR&NKk M5q7`
}>G template < typename T >
59)PJ0E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ik]UzB {
sI.Ezuw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~vt8|OOo0 }
>sP;B5S ^WRr "3 同时也要修改assignment的operator()
fu|I(^NV KSexG:Xb template < typename T2 >
+Gjy%JFp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
](O!6_'d 现在代码看起来就很一致了。
1\3n y<gmp 六. 问题2:链式操作
Q[k}_1sWs$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|5W u0T 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。
SAqX[c 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。
#\"5:.H Oz 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。
U2h?l
`nP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4A*'0!H )cvC9gt template < typename T >
@-W)(9kZ| struct result_1
-PX {W)Aw {
y)=Xo7j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)UxF lp;\ } ;
;Z8K3p HID;~Ne 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:
eQNYfWR f6z[k_lLN template < typename T >
Dl7#h,GTc< struct ref
_|#)tWy} {
@NNN&% typedef T & reference;
3n,F5?!m } ;
Q2+e` template < typename T >
=XqmFr;h struct ref < T &>
9iGJYMWf {
khyVuWN
typedef T & reference;
e\)PGjSI } ;
HtXzMSGo7 h nyZXk1| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B>JRta;hj RCsd template < typename T >
uv Z!3 UH. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
r% qgLP{v {
cm-!6'` return l(t) = r(t);
4Sw)IU~K( }
L-q.Q 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。
&t`l,]PQ=6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Id9hC<8$dq k|&@xEbS
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
':J[KWuV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-MeGJX:^I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
yV_aza +5 调用divide的对象返回一个add对象。
n)[{nkS6[ 最后的布局是:
rry 33 Add
meE&, { / \
)$Mgp*? Divide 5
=%p0rz|b / \
%[5hTf _1 3
va| 1N/& 似乎一切都解决了?不。
cbNrto9 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。
IL&Mf9m 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。
M"1}"ex# 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:
y&UcTE2;%( %r?Y!=0 template < typename Right >
M2{{B^*$6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0]fzjiaGt Right & rt) const
HW)> ` {
7$Jb"s return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A+_361KH }
=:uK$>[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bU7n1pzW,o XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
:!n_a*.{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
j!F5gP-l 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
b:SjJA,HM 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
GU([A@; 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
~ep-XO 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
TY"8.vd iP)`yB5 ` template < class Action >
VG_ PBG( class picker : public Action
fp^{612O? {
;p)RMRMg public :
)[oegfnn- picker( const Action & act) : Action(act) {}
UP' ~D]J // all the operator overloaded
ibAZ=RD } ;
AY<(`J{ rO[ cm} Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
H|JPqBNRh 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}OL?k/w r$T\@oTL template < typename Right >
piULIZ0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I&vD >a5# {
D<U^FT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@G,pM: t }
\MI2^JN Xt}
4B# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uGt}H 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。
fqpbsM;M] 3b{ 7Z 2 template < typename T > struct picker_maker
ua%@Ay1| {
ut
j7"{'k| typedef picker < constant_t < T > > result;
=>3wI'I } ;
`xv2,Z9< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
RGg=dN {
EmG':K( typedef picker < T > result;
F \0>/ } ;
O2{~Q{p )SU\s+"M 下面总的结构就有了:
#K#BNpG| 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。
03pD< 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。
G`D rY; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)+7|_7
!x 至此链式操作完美实现。
R5Pk>-KF 8FT]B/^&m 05>mR qVL 七. 问题3
\3"jW1Wb 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。
wE3L,yx= cV$an template < typename T1, typename T2 >
]y0bgKTK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eR3v=Q {
&u+l`F^Z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=y^`yv 3 }
=Gv*yR*]t v*";A 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:
|lCS^bA3 cslZ; template < typename T1, typename T2 >
mO=A50_&,Q struct result_2
CP'b,}Dd?I {
VQ"Z3L3-4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~] &yHzp2 } ;
)-\C{> K<rv|bJ 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?
:
E`78 这个差事就留给了holder自己。
$fCKK&Wy J Bgq2 a,|Hn template < int Order >
<78*-Ob class holder;
f\;w(_ template <>
$l $p| class holder < 1 >
v,'k2H {
Q7.jSL6 public :
`# U<'$ template < typename T >
EQWRfx?d struct result_1
w}]BJ<C {
z:a7)z typedef T & result;
9^u}~e
#( } ;
sWmqx$ template < typename T1, typename T2 >
tQ*?L struct result_2
GrUpATIx {
Mkh/+f4 typedef T1 & result;
CcTdLq } ;
NCdDG template < typename T >
j0=F__H#@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d"yJ0F {
&OlX CxH return (T & )r;
>V?W_oM) }
-^)<FY\ template < typename T1, typename T2 >
`_f&T}] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
25f[s.pv8 {
R4X9g\KpAt return (T1 & )r1;
|}2/:f#Iz* }
,)uW`7 } ;
/6rQ.+|). >k
==7#P template <>
ce;$)Ff\ class holder < 2 >
Oq$-*N {
^q_wtuQ public :
QLU <%w:B template < typename T >
S\]9mHJI struct result_1
,Ne9x\F {
<"K2t
Tg. typedef T & result;
u$CN$ynS } ;
n*ROlCxV template < typename T1, typename T2 >
Yecdw'BW? struct result_2
CDF;cM"td {
E2 FnC}#W typedef T2 & result;
ePZAi"k } ;
"Bv V89 template < typename T >
}Ml BmD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<2oMk#Ng^ {
A9g/At_ return (T & )r;
"N">RjJ" }
{0lu>?< template < typename T1, typename T2 >
HY eCq9S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p s?su` {
t*; KxQ+'? return (T2 & )r2;
N
p*T[J }
$9j>oUG } ;
Nmd{C(^o Pwj|]0Y@ Q=>5@sZB 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> >。
6&5D4
V 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`mW~ {)x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E<}sGzMc *zN~x(0{E return l(i, j) = r(i, j);
<KK.f9^o( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9D &vxKE ~QlF(@ue return ( int & )i;
Qd\='*:! return ( int & )j;
CS(XN>N 最后执行i = j;
?{}P#sn 可见,参数被正确的选择了。
=-~))!( {}8C/4iP g\q4- $j(d`@.DN~ SUIJ{!F/ 八. 中期总结
y$bY
8L 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:
z. X
hE \ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D
vvi)/< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Z*f%R\u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bcvm]aPu CbW[_\ [&4+
<Nl' '_V9FWDZ ra6\+M~}e /;w(sU 九. 简化
%o4v} mzV 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。
AX%}ip[PC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E3Y0@r 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:
v0!|TI3s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!hM`Oe`S +-*/&|^等
;-JF b$m 2. 返回引用。
!ht2*8$lQ =,各种复合赋值等
G u_\ySV/y 3. 返回固定类型。
&*'^uCna 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Fbu4GRgJ3 4. 原样返回。
Mh2b!B operator,
=H8FV09x} 5. 返回解引用的类型。
4h_YVG]ur operator*(单目)
=n,1* 6. 返回地址。
!W8=\:D[ operator&(单目)
szhSI 7. 下表访问返回类型。
DZ\ '7%c operator[]
wu
eDedz\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n{<}<SVY operator<<和operator>>
y\uBVa<B K> 4w 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。
+ctU7
rVy 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
) 3"!Q+ LxGD=b template < typename Left >
ME0u|_dPjz struct value_return
)=() {
]|PTZ1?j template < typename T >
$#+D:W)az struct result_1
7g]mrI@ {
(yi zM typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P*?| E@;s` } ;
WA1d8nl spm)X-[1 template < typename T1, typename T2 >
,j`48S@ struct result_2
)92(C {
4H,c;g=! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D@9 +yu=S } ;
h%$^s0w } ;
1goRO OomC%9/=, F(."nUrf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$z*"@ axt;}8 下面我们来剥离functor中的operator()
o+x!
( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ssz;d&93 "P@ SR`v# return l(t) op r(t)
w0Nm.=I- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,D*bLXWh return op l(t)
r<n:o7 return op l(t1, t2)
Ns1n|^9 return l(t) op
EATVce]T return l(t1, t2) op
cf$
hIB)Oi return l(t)[r(t)]
/3rNX}tOMH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2jC:uk ogQfzk 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:
vX6JjE! 单目: return f(l(t), r(t));
&PL=nI\) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Rh)XYCM 双目: return f(l(t));
y;fF|t<y return f(l(t1, t2));
hx;kNcPbI 下面就是f的实现,以operator/为例
XC~"T6F 1aIGC9xQ` struct meta_divide
4FZR }e\ {
Q>+rjN; template < typename T1, typename T2 >
k'|yUJ, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]g ;+7 {
b(R.&X return t1 / t2;
ko[d axUB }
=hb)e}l } ;
fPKpV`Hr3 U`EOun, 这个工作可以让宏来做:
dL+yd0b* ZAy/u@qt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
WxO+cB+? template < typename T1, typename T2 > \
X>uLGr> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|O>e=HC#q8 以后可以直接用
d7r!<u&/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+FadOx7X$ 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
yv]|Ce@8A (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。。。)
cMT:Ij]; MK/8<i<. e~(e&4pb 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
!idVF!xG :7.k E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!lFNG:&` class unary_op : public Rettype
8'zl\:@N {
O/Hj-u6&A Left l;
Ad-5Znc5 public :
vdgK3I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Pf%I6bVN9 Zazs". template < typename T >
^swj!da typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h
x5M)8#+ {
eHs38X return FuncType::execute(l(t));
T{^mh(3/" }
Qb)c>r ~/JS_>e#6P template < typename T1, typename T2 >
gfIS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z&iW1 {
YuVlD/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
AhA&=l
i; }
+HUy,@^Pa } ;
B/@LE{qUn XgnNYy6W LprGsqr: 同样还可以申明一个binary_op
3w |5%` )7+z/y+[n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hO3
q|SL class binary_op : public Rettype
$)KODI>| {
YRBJ(v"9 Left l;
mejNa(D ^ Right r;
~4Fz A,, public :
wL:7G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g|3bM sxRKWM@4 template < typename T >
GJQ>VI2cY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fDW:|%{Y, {
:tnW ivrwR return FuncType::execute(l(t), r(t));
k\SqDmv }
UNiK6h_% :5j+^/ template < typename T1, typename T2 >
ZQKo ]Kdr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JM/\n4ea: {
&0bq3JGW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d6[' [dG }
zvq}7, } ;
OS<GAA0 6m]?*k1HC w[3a^ 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
t&w.Wc X) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|1A0YjOD DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DHeZi3&i 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。
EHhc2^e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j8 2w
3 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。。。
SYsO>`/ ) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.IY@Q 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)
Ey U6^ 下面是修改过的unary_op
Vfk"}k/do J[Mj8ee# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ev3'EA~` class unary_op
C:^
:^y {
$]};EI# Left l;
SKNHLE} I9xu3izAmR public :
(b[=~Nh' owA8hGF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C<9GdN +p jB/#4 template < typename T >
J> ,w},` struct result_1
VrfEa d {
$iy!:Did typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/&47qU4PJ } ;
wVI_SQ<8V 4B[pQlg template < typename T1, typename T2 >
+eH`mI0f struct result_2
n<FUaR>q} {
ZQ`4'|" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V6c8o2G;+ } ;
)
] Ro jxm#4 template < typename T1, typename T2 >
u0k'Jh]K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HfH_jnR* {
9SA %' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%rrD+ }
%WR"qd&HSh bw/mF5AsW template < typename T >
qHyOaKMd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z{l`X#': {
`#!>}/m return OpClass::execute(lt(t));
9$9aBW }
"x;FE<I ~(tt.l# } ;
Uy|!f]"? Uj 4HVd 1uKIO{d@ 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
t(PA+~sIp 好啦,现在才真正完美了。
CXz9bhn<4 现在在picker里面就可以这么添加了:
FcZ)^RQ4G reYIF* template < typename Right >
!@P{s'<: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FxK!h.C. {
'ta&qp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b W/T}FND }
7 u Q +]d 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。
Syl 9j] |=VWE>g Df2$2VU ^e_uprZWm QALr 十. bind
,+OVRc 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
wK fq'W{ 先来分析一下一段例子
xqlnHf<G ]xb2W~ e~># M$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
r+#g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]Y->EME:W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:TKx>~` 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。
XrMw$_0) 我们来写个简单的。
K+L9cv4 |* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+G!#
/u1 对于函数对象类的版本:
!J {[XT /?Y4C)G template < typename Func >
`e7vSp struct functor_trait
%M8Q6 {
6kR3[]:16v typedef typename Func::result_type result_type;
Dh#5-Kf% } ;
H0lW gJmi| 对于无参数函数的版本:
OU]"uV<( >bhF{*t#;y template < typename Ret >
h?4EVOx+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
TL$w~dY {
`RU RC" typedef Ret result_type;
&E!m(|6?+ } ;
$5\sV4 8f 对于单参数函数的版本:
~K|ha26W bYhG`1,$-a template < typename Ret, typename V1 >
Y![i=/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N 5{w {
\>.[QQVI"l typedef Ret result_type;
V5
9Vf[i| } ;
`s=Z{bw 对于双参数函数的版本:
*h5L1Eq *N{k#d/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Sc}Rs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x|^p9m"=% {
YReI|{O$c typedef Ret result_type;
&h6 `hP_ } ;
|L}tAS`8 等等。。。
uz3 ?c6b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
, :KJ({wM %|R]nB template < typename Func >
}+u<w{-7/ struct func_return
[(8s\>T {
<5FGL96 template < typename T >
CL(D&8v8~ struct result_1
||7x51-yj {
?f:0GE7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?e+y7K}"] } ;
[V;u7Z\r- W5Jb5 template < typename T1, typename T2 >
$Grk{]nT struct result_2
I>-1kFma; {
.ubZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Lke!VS!P& } ;
2*n~r } ;
Z%I 'sWOd pOl6x iMx *Kq;xM6Ck 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2`FDY3n g~=-
,j| template < typename Func, typename aPicker >
j&8GtE1b class binder_1
Ck/w:i@>? {
4VsttT Func fn;
'XYjo&w aPicker pk;
)7E7K%:b, public :
(CYQ>)a E(*CEW.V* template < typename T >
=|^R<#%/ struct result_1
~Hx>yn94e {
KYg'=({x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Kj4L PG } ;
Yfz`or\@= ^8?px&B y: template < typename T1, typename T2 >
RO'b)J:j9 struct result_2
;__k*<+{. {
k&u5`F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k$7Kz" } ;
Mt~2&$> pYUQSsqC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uS xldc \x8'K template < typename T >
zx?|5=+! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x IL]Y7HWM {
Qk.[# return fn(pk(t));
9!Fg1h= }
I "R<XX template < typename T1, typename T2 >
d=g,s[FMm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!(j<Y0xo: {
=C^4nP- return fn(pk(t1, t2));
P}!pmg6V }
9wC=' } ;
u*7>0o|H: i>pUTT
_[ mJVru0 一目了然不是么?
]qk`Yi 最后实现bind
a5`9mR)Y$' p%\&M bA eFQz G+/ template < typename Func, typename aPicker >
wu}Zu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%=vU
Z4 {
iVM% ]\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)Tn(!. }
M=5hp&= \@
N[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
3X`N~_+ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
2P|j<~JS S'IQbHz* 十一. phoenix
5~i}!n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3#`Sk`z< Te>m9Pav for_each(v.begin(), v.end(),
sA,2gbW (
PiNf;b^9 do_
=cx_3gCr{ [
J
p0j cout << _1 << " , "
|1+mHp ]
rGQ([e .while_( -- _1),
U)('}u=b cout << var( " \n " )
YJZ`Clp? )
AnBD~h h );
+3R/g@n _U~~[I 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
YE-}1&8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
lygv#s-T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q9$K.=_5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(^)(#CxO u$(XZ;Jg j3'SM#X template < typename Cond, typename Actor >
CEI.*Iywu class do_while
MeO2 cy!5q {
p$XvVzW#< Cond cd;
0P4g6t}e Actor act;
N8{
8 a public :
)gxZ &n6 template < typename T >
}};AV)}J struct result_1
R, UYwI {
7)x788Z6 typedef int result_type;
W;P8'_2Y } ;
G=KXA'R)1. TJ0;xn6o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>ZnnGX6$( N >];xb> template < typename T >
qoC<qn{.a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8+&Da {
D[K!xq do
edfb7prfTl {
mfgUf act(t);
lnrs4s Km }
=n_>7@9l while (cd(t));
&^F'ME return 0 ;
-EWC3,3 }
4FJA+ } ;
)H*BTfmt G;^,T/q47 N9PEn[t@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yO J|t# 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
j=PM] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:io[9B [ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
>q1rdq 下面就是产生这个functor的类:
Y]"lcr} tAS[T9B -N1X=4/fg template < typename Actor >
{6>:=?7]R class do_while_actor
Pt7yYl&n7^ {
v}uzUY Actor act;
cnU()pd public :
!/EN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n,b6|Y0 vF'Y; M template < typename Cond >
hJ*#t<.<P; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>d^DN;p } ;
eY'RDQa 'F^"+Xi
#UqE%g`J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2;ac&j1 最后,是那个do_
&MJ`rj[% J!5&Nc #} `pj}tQ class do_while_invoker
D4U<Rn6N_5 {
XGDJC N public :
G8Zl[8 template < typename Actor >
s'k}
.} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y7.oy" {
,TQ;DxB}=E return do_while_actor < Actor > (act);
g"X!&$& }
O7zj8 } do_;
?q}:ojrs1 \|C~VU@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{:`XhPS<B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~{{@m]P 最后来说说怎么处理break和continue
C9nCSbGMY{ 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。
y:R+; 91 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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