一. 什么是Lambda
5p94b*l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5^GUuFt5m 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,
(LTm!"Q \[]36|$LS :8E(pq|1PB 5U3="L class filler
k2<VUeW5 {
\ zhT1#O public :
H]UM2. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x~j% } ;
\P}~ICZA vsqfvx "]*0)h_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
S=krF yFw exTpy eO(VSjo'` l]T|QhiVd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
' "~|L>F%G {G%`K,T 1xL2f&bG 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
o8
q@rwu3 9"=:\PE 3UslVj1u `-]*Qb+ 二. 战前分析
.FqbX5\p, 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2[r#y1ro 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`cy_@Z5A %$`pD
I ) SD8Q_[rY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g>/,},jv[x /* --------------------------------------------- */
Wl;F]_|*( vector < int *> vp( 10 );
tP"C>#LO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q;)[~p /* --------------------------------------------- */
\uQ(-ji sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3"6lPUS /* --------------------------------------------- */
*S:^3{.m= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"sUL"i /* --------------------------------------------- */
dF5EIPl;J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
xs.>+(@|; /* --------------------------------------------- */
,wlFn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
",w@_}z: 7xO
=:* V~+Oil6sa \WQ\q
\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
=n
cu#T] 1._1, _2是什么?
(5cc{zKtR 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。
;v^tUyhCb 2._1 = 1是在做什么?
/v
U$62KA 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
i'H{cN6 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
K``MS QpBgG~h" FF0N{bY 三. 动工
`J'xVq#O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~-.}]N+([ SGXXv g"EvMv& sG=D(n1 template < typename T >
n!2"pRIi class assignment
a:r8Jzr {
.__XOd}K T value;
s )POtJ< public :
}3E@]"<cVR assignment( const T & v) : value(v) {}
O:IU|INq8 template < typename T2 >
{pH{SRM)B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GbUw:I } ;
3k.{gAZKh
?3D|{ N7Kq$G2O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4zkn~oy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
AyKvh ]v(8i3P84 2&MIt(\- )e(Rf!P{ class holder
]-QY,
k {
s6bILz-u public :
~b}a|K template < typename T >
0{^@kxV assignment < T > operator = ( const T & t) const
|5oK04< {
Px{Cvc return assignment < T > (t);
e/Wrm^]y }
Ydm0 } ;
6i|5`ZO f4UnLig 7|% |w 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:
i8iv{e2 _1Iy /T@1 static holder _1;
KJn@2x6LP Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\UA\0p }(k#,&Fv` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TUHm.!+a 而不用手动写一个函数对象。
hsG~xRA\ O#LG$Y
n* pRWEBd1U $mdmuUIy-3 四. 问题分析
*j5>2-C & 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
%:2EoXN" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
jBZlNEw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
QZ?# ixvJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;wo 下面我们可以对这几个问题进行分析。
> %h7)}U % `Q[?(z 五. 问题1:一致性
c%y(Z5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
vT/e&8w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2-!OflkoM0 \d"JYym struct holder
h1}U#XV {
R=&9M4 //
gZA[Sq template < typename T >
Hdvtgss! T & operator ()( const T & r) const
HYcLXh vgu {
G>Fk
) return (T & )r;
\WS2g"( }
}L
mhM } ;
!dnCrR g)0>J 这样的话assignment也必须相应改动:
YnM&t
;TX w-iu/|} template < typename Left, typename Right >
< z':_, class assignment
V"Cx5#\7C {
I(^pIe- Left l;
{1?94rz Right r;
U*sjv6*T public :
w`BY>Xft0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K[wny0 ( template < typename T2 >
KLb"_1z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
MWdev.m:Z } ;
L& = a( }9:(l 同时,holder的operator=也需要改动:
d}D%%noIu S]!s)q-- z template < typename T >
(=A61]yB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
grD[7;1~:) {
TF]bmM})0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
*JnY0xP }
J?6.yL; X,5}i5'! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/x%h@Cn! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%MG{KG=&o E_q/*}]pE return l(rhs) = r;
L
hp 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
jej.!f:H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
),{v r ^=rs!f@ template < typename Tp >
EPEWyGw class constant_t
8y:/!rRN {
;x<5F+b const Tp t;
mJxr"cwHl public :
(vX)
<Z
! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Zv]'9,cbk template < typename T >
/esdtH$= const Tp & operator ()( const T & r) const
6=cfr; BH2 {
( p(/ return t;
yMG(FAyu }
z*V 8l* } ;
su$IXI#R-& 9sP;s^#t7U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j_I[k8z 下面就可以修改holder的operator=了
In[rxT~K}Q BiY-u/bH9a template < typename T >
dU}Cb?]7s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m+UWvUB) {
G2$<Q+UYs? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
jz,K> }
_0cCTQE ^C=dq(i=[ 同时也要修改assignment的operator()
Vc[aNpE r'J="^k{ template < typename T2 >
O]4v\~@-j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X<%` 现在代码看起来就很一致了。
K}t=Y ag V z
六. 问题2:链式操作
}SfS\b{|~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
noNJ+0S 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。
M)F_$
ICE- 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。
c,2OICj 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。
tJG+k)EE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g6
H}a bO i-QD template < typename T >
6i+<0b}!/ struct result_1
~dO+kD {
gt(^9t; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Pz^C3h$5_
} ;
b(IZ:ekZ5 6"Ze%:AZZ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
F9}
zt 9 lw]uH<v template < typename T >
eo@kn yA<& struct ref
hv {
+\doF typedef T & reference;
|(%=zb=?X } ;
tk)JE^' template < typename T >
.5" s[(S struct ref < T &>
pG6?"*Fz; {
&SG5f[ typedef T & reference;
>'lv Zt } ;
xfF;u9$; u`.3\Geh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)3 I~6ar yV~TfTJ template < typename T >
3'Hz,qP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J9*i`8kU. {
M}!
qH.W return l(t) = r(t);
n^q%_60H }
qyBC1an5, 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。
'fs
tfk 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
PNz]L bUsX~R- 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
*rgF[
: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y6dQ4Whv& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iT;Ld $!{f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+7Uv|LZ~@ 最后的布局是:
fN1b+d~*6 Add
Vx}e,(i / \
ddS3;Rk2 Divide 5
$bDaZGy / \
}[{9u#@# _1 3
O14\_eAu6 似乎一切都解决了?不。
A<]
$[2qPj 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。
?y]R /?
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。
!|W.YbS 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:
eslvg#Q
_!_^B template < typename Right >
NQGa=kXeJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
4ClSl#X#i Right & rt) const
C2aA])7D {
**\?-*c=U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p+pu_T;~ }
&mW7FR'( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
cyLl,OA 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。
.VR~[aD 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。
;PB_@Zg 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。
+1a3^A\ 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。
M&jlUr&l 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?
{!j)j6(NY 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:
L PS,\+ S&'?L0 template < class Action >
aNn4j_V( class picker : public Action
9Trk&OB {
VP~(;H5% public :
!7f,g vk picker( const Action & act) : Action(act) {}
mrq,kwM // all the operator overloaded
33SCHQ } ;
cV"Ov@_.k v8WT?% 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。
yM}3u4FG 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:
bSz@@s. V%{WH} template < typename Right >
')}itS8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rq^%)tR {
0~EGrEt return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s3T7M:DM4 }
[K@(,/$ c|d,:u# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'7pzw>E=: 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。
RH:vd|q+ <@# g2b template < typename T > struct picker_maker
Y]=k"]:% {
"hQGk typedef picker < constant_t < T > > result;
cRMyYd J o } ;
q`'"+` h
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t`'jr=e,~ {
LXWI'nxV typedef picker < T > result;
qcouZO } ;
A|,qjiEJCc +~BP~ 下面总的结构就有了:
7x=4P|(\} 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。
@)x*6 2r+ 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。
,a?oGi picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
3;FV^V' 至此链式操作完美实现。
Fc80HK5R dF09_nw J2 / 19'QE 七. 问题3
BG8/ 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。
a'`?kBK7`U Ch3MwM5] template < typename T1, typename T2 >
9=j)g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ahIDKvJ4 {
|V4<eF-0S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$.t>* Bq }
mBJr*_p D)pTE?@W' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>_xuXEslUz YF-A8gXS template < typename T1, typename T2 >
TpwN2 = struct result_2
)#8g<]q {
\m~p;B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*sZH3: } ;
6-uLK'E 3z, Ci$[ 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?
+Z2XP76(4A 这个差事就留给了holder自己。
x;sc?5_` |`?& %$kd`Rl} template < int Order >
}vh4ix class holder;
q*4U2_^. template <>
\{]y(GT class holder < 1 >
(5E09K$ {
?pfr^
!@$ public :
Ue60Mf template < typename T >
;2\6U; struct result_1
W8$0y2 {
122s7A typedef T & result;
dCS f$5 } ;
]jm:VF]4 template < typename T1, typename T2 >
?]D))_|G struct result_2
utBrH {
Ef?hkq7X< typedef T1 & result;
7)Vbp--b# } ;
<ShA_+Nd template < typename T >
T&MhSJf# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
me{u~9& {
r#2Fk&Z9 return (T & )r;
Z~QLjv&$/r }
xp'Q>%v template < typename T1, typename T2 >
.4 U*.Rf
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M2w'cdHk {
L@/IyQ[H1 return (T1 & )r1;
5-$D<}Z }
b=1E87i@W } ;
\lm]G7h v*qbzW` template <>
-aVC` class holder < 2 >
ZZZ9C#hK^9 {
b=xn(HE8| public :
$,]U~7S template < typename T >
~Gz9pBv1 struct result_1
e3W~6P {
j*gJP
! typedef T & result;
K0_gMi+bR } ;
@v^j<B template < typename T1, typename T2 >
}mK,Bi?bj struct result_2
^g|cRI_" {
s[y.gR.( typedef T2 & result;
!&hqj$>-} } ;
U-4F template < typename T >
~Ck OiWC0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:>;F4gGVG {
r~h# return (T & )r;
Fz,jnV9=j }
+)WU:aKI template < typename T1, typename T2 >
JffaT_"\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{4,],0bjx/ {
/z4c>)fV return (T2 & )r2;
Y8]@y0( }
2vLun
} ;
72"H#dy%U r
*6S1bW (g/A uL 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> >。
=t)qy5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
eh<mJL%T 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:&TM0O YfB)TK\W9/ return l(i, j) = r(i, j);
85H\v_[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9QLG:(~; d[p2?] return ( int & )i;
<>9!oOa return ( int & )j;
1u7D:h># 最后执行i = j;
?YS>_MN 可见,参数被正确的选择了。
pKy4***I3 E5)0YYjHZ 9l&q} gee~>l m<-!~ ew 八. 中期总结
4jC)"tch 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:
h2f8-}fsq 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I2}eFz&FE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UAhWJ$(C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kl.; E{PL ;]Q6K9.d8 bV&9>fC CAC4A 3MNM<Ih "W%YsN0 九. 简化
c_*w<vJ-' 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。
> B@ c74 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
reh{jMC 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:
Dk^AnMx%_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0Q&(j7`^@ +-*/&|^等
r5S/lp+Y+N 2. 返回引用。
;Go^)bN
; =,各种复合赋值等
S\8v)|Pr 3. 返回固定类型。
hFv{?v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oH%[8!# 4. 原样返回。
I{g.V|+x operator,
ApeqbD5g& 5. 返回解引用的类型。
IoLi7NKw operator*(单目)
s __xBY 6. 返回地址。
sV
a0eGc operator&(单目)
\Dq'~
d 7. 下表访问返回类型。
3;BIwb_ operator[]
=;uMrb4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7\2I>W operator<<和operator>>
)8W! | h>\C2Q 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。
P\ke%Jdpw? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/ki-Tha +:;ddV template < typename Left >
bp:`m>4< struct value_return
Mww ^ {
\(j*K6# template < typename T >
.yZLC%} struct result_1
=eQB-Xe8Y {
lEFd^@t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H575W"53 } ;
_Pqq* W^L^7 template < typename T1, typename T2 >
/_qq(,3 struct result_2
r9_ ON| {
hbx4[Pf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Cj8&wz}ez } ;
`w:kY9
} ;
9hIKx:XCg Ldz]FB| WDIin6u- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*{w0=J[15 M<w.q|P 下面我们来剥离functor中的operator()
(O0 Ry2uk 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]64}Xob87_ B~KxUp return l(t) op r(t)
?/3wO/7[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W|>jj$/o return op l(t)
QLO;D)fC return op l(t1, t2)
NLMvi!5w, return l(t) op
,w#lUgp return l(t1, t2) op
R}0gIp= return l(t)[r(t)]
R|\eBnfI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hD
~/ywS& d,(y$V+ 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:
CwX?%$S
单目: return f(l(t), r(t));
1PwtzH.w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7<^+)DsS? 双目: return f(l(t));
2 L4[~> return f(l(t1, t2));
]H
n:c'aT 下面就是f的实现,以operator/为例
rS BI'op A{zqr^/h struct meta_divide
N3L$"g5^ {
h(/? 81: template < typename T1, typename T2 >
PF`uwx@zH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AfTm#-R {
Df4O~j$U"s return t1 / t2;
(WT\HR }
8/aJ4w[A } ;
m|
,Tk:xH zas&gsl-; 这个工作可以让宏来做:
jum"T\ SF:98#pg #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`Ow]@flLI template < typename T1, typename T2 > \
VAL?
Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZwMVFC-d 以后可以直接用
6LDZ|K@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
a 20w.6F 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
%1A8m-u]M (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。。。)
7p.8{zQ* Z?o0Q\}1 ;O hQBAC 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
yQrgOdo,w <
c^'$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2.Vrh@FNRo class unary_op : public Rettype
/+92DV {
Cb+sE"x] Left l;
XS&Pc public :
*U1*/Q. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[}4zqY{ #g6 _)B=S template < typename T >
H2jypVs$2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A5Jadz~ {
Dr.eos4 ~ return FuncType::execute(l(t));
;
pBLmm*F }
u;t<rEC2 1Gr^,Ry template < typename T1, typename T2 >
-KGJr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j-1V,V= {
~%*l>GkP* return FuncType::execute(l(t1, t2));
U%@PY9# }
"> Qxb.Y} } ;
PL=v,NB vb~%u;zrC@ ;&j'`tP 同样还可以申明一个binary_op
)W\)kDh! wnX;eU/n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
viG= Ap.Th class binary_op : public Rettype
6n2RT H {
R9A:"sJ Left l;
2@a'n@- Right r;
KJT N"hF public :
.vKgiIC: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oi0O4J%H IMD^(k 2 template < typename T >
hFA |(l6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
961&rR}d {
zRjbEL return FuncType::execute(l(t), r(t));
{1)b LG|$ }
VDnrm* w~B1TfqNo template < typename T1, typename T2 >
K;"H$0!9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DL,R~ {
$HQ~I?r{Hf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q I";[ }
wBpt
W2jA } ;
ia\Gmh %t&Lq }e h{mzYy}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
H,KH}25 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$CB&>?~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-J63'bb7oi 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'n7|fjX?Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
BPkMw'a: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
6g-jhsW6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P7}w^#x 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w-WAgAch 下面是修改过的unary_op
k`>qb8, M
%zf?>]) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+iN!$zF5] class unary_op
DH\Ox>b= {
9'p| [?]v Left l;
aN"YEL>w LeN }Q public :
TgV-U ?5" >5 0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\_.'/<aQ mL1ZSX
o! template < typename T >
Z%o.kd" struct result_1
6'*6tS {
[5xm>Y&} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lb$Uba-_ } ;
O8hx}dOjA }%w;@[@L template < typename T1, typename T2 >
K_U`T;Z\ struct result_2
.nIGs'P {
Q']'KU. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
){GJgk|P } ;
jR1^e$ Nkb%4ofKqu template < typename T1, typename T2 >
AIl`>ac typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TCzz]?G]la {
IJ.H/l}h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`ci
P }
1Mq"f7X8
suQ`a_zJ template < typename T >
KUX6n(u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L'
_%zO {
fPN/Mxu return OpClass::execute(lt(t));
5Zc }
hK4ww"- =:T"naY( } ;
P `<TO ;xTMOuI* ?}^ y6 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
9i #,V@ 好啦,现在才真正完美了。
T\zn&6 现在在picker里面就可以这么添加了:
~ xam ;]2 )`k+Oyvi< template < typename Right >
>.39OQ# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q>yj<DR {
m?Jnb\0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=WCE "X }
z1RHdu0;z 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。
)e[q%%ks Wsd_RT }ww ,f>^q" b%F'Ou~ fm^tU0DY 十. bind
n}%_H4t 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。
x2~fc 先来分析一下一段例子
r_ 9"^Er zGO_S\ ;,/G*`81B int foo( int x, int y) { return x - y;}
5-a^Frmg#" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.}R'(gN\6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qYqd -R 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。
9%k4Ic%P 我们来写个简单的。
!
,]Fx 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Qmd2C&Xw 对于函数对象类的版本:
31g1zdT! |L;Hd.l7^* template < typename Func >
fiAj#mX struct functor_trait
K~&3etQF {
BR6HD7G typedef typename Func::result_type result_type;
z,qNuv"W } ;
:'H}b*VWx 对于无参数函数的版本:
-K^(L#G UHl1>(U template < typename Ret >
>SZuN"r8` struct functor_trait < Ret ( * )() >
AnsJ3C {
6(Cjak+~! typedef Ret result_type;
_n*gj- } ;
Oa5-^&I 对于单参数函数的版本:
B
4e}% /KiaLS template < typename Ret, typename V1 >
+ZwTi!W struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
UA0R)BH' {
Dxr4B< typedef Ret result_type;
q<g!bW% } ;
\>/AF<2" 对于双参数函数的版本:
_}`y3"CD7 {yBd{x<>/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-RThd" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U$ZbBVa`~ {
2JHF*zvO- typedef Ret result_type;
gcM(K.n } ;
FP6JfI8 等等。。。
k"`^vV[{F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e $5s],,n {>&M:_`k template < typename Func >
j]9,yi struct func_return
/3`fO^39Ta {
{2&MyxV template < typename T >
sMw"C~XL struct result_1
=?B[oq {
y*sqnzgF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
49#?I:l } ;
wlX
K2D -uK@2}NZ
template < typename T1, typename T2 >
;xE1#ZT struct result_2
iEBxBsz_ {
6[1lK8o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*5'l"YQ@1 } ;
w>#.id[k } ;
y{qKb:~wv 1b"3]? BG@[m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k$K>ml/h cNuBWLG template < typename Func, typename aPicker >
.`N&,&H class binder_1
P?U}@U~9 {
6~(iLtd# Func fn;
cU=/X{&Om aPicker pk;
$QuSmA<4lS public :
8J#TP7; Fm.IRu<\` template < typename T >
Q-S5(" struct result_1
T_?,? {
K"ytE2:3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e/u(Re } ;
N%+ C5e< [kg*BaG: template < typename T1, typename T2 >
[U?a %$G> struct result_2
lF1ieg"i M {
0f|nI8,z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V\><6v } ;
sr,8Qd0M h7W<$\P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B6a
,!g%`@u template < typename T >
<)9E .h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qw%wyj7 {
}>u<, return fn(pk(t));
~C2[5r{So }
-7l)mk template < typename T1, typename T2 >
MDKiwT@# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#~88[i-6 {
,;wc$-Z!8 return fn(pk(t1, t2));
f)K1j{TZ }
8a4&}^| } ;
rY&Y58./ %
2lcc"' ('.r_F 一目了然不是么?
(|<.7K N 最后实现bind
rn8t<=ptH3 #>\+6W17U v5o@ls template < typename Func, typename aPicker >
86\B|! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s\dF7/b {
;X3bgA'] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
G_a//[p }
m`lsUN, Z}'"c9oB 2个以上参数的bind可以同理实现。
BAS3&f A 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。
i^'Uod0d. j8Csnm0 十一. phoenix
#/Qe7:l Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%@Ty,d:;= (Q09$ for_each(v.begin(), v.end(),
FO5'<G- (
!EQMTF=( do_
v(tr:[V [
cU'^
Ja?% cout << _1 << " , "
Lcyj,R ]
$VCWc# .while_( -- _1),
$w$4RQk3n cout << var( " \n " )
7EAkY`Op )
[8QE}TFic );
pP6pn~} W=T}hA#` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
_:tisr{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
lx&ME#~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#E(
n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ll L8Q <ZM8*bqi yr
/p3ys template < typename Cond, typename Actor >
7BhRt8FSD+ class do_while
h[O!kwE {
T;%ceLD Cond cd;
_%HyXd Actor act;
iE$/ Rcp public :
?g$dz?^CK& template < typename T >
~\z\f}w struct result_1
jci'q=Vpu {
JUlV$b.)J typedef int result_type;
4V`ypFme } ;
/#M|V6n [=Yfdh
M8S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
kEQ${F{ @: s |X template < typename T >
>aZ$x/U+Iw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`8 Dgk} {
y^oSVj do
MyOdWD&7 {
b)A$lP%` act(t);
J8"Cw<=O }
g[P8 while (cd(t));
J8x>vC return 0 ;
r$*p }
%HJ_0qg } ;
N*Owfr1N ;Vad| - K6.*)7$# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
" (+># 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。
46dh@&U 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。
EnrRnVB 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。
RJ%~=D 下面就是产生这个functor的类:
l*]L=rC ;!k1LfN *p.P/w@1 template < typename Actor >
$siiG|)C1 class do_while_actor
B=/*8,u {
8yH) 8:w Actor act;
bYEq`kjzc public :
}cll? 2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PF1m :Iz`d {}ZQK template < typename Cond >
m.MOn3n] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V$wf;v0d( } ;
?.:C+*+ bQ=R, 1_7}B4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1@H3!V4 最后,是那个do_
MdWT[ 0j1I FxC@KZG class do_while_invoker
_wg6}3 {
MS6^= [" public :
{O6f1LuH template < typename Actor >
oUm"qt_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
WZ'3 {
$+sNjwv^F return do_while_actor < Actor > (act);
N"b>]Ab] ; }
`?Wak=]g } do_;
}Y5Sf"~M UKx91a}g 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YXH9Q@Gn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<BQ4x.[ 最后来说说怎么处理break和continue
6ZVJ2xs[% 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
!9i,V{$c`" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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