一. 什么是Lambda
.EL3}6"A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Op ar+|p\ 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,
DOKe.k 'NhQBk E(4c& P\7*ql` class filler
FT-.gi0 {
)bOfs*S public :
z/1$G" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=#Sw.N } ;
C!*!n^qA = 'o3 <} 0w3c8s. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
FfJ;r'eGs MF4( B@&sG
5ES Bdw33z*m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
djOjd, 3y}E*QE d^aVP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P[
:_"4U .P)lQk\ = UH3. [ ulub| 二. 战前分析
<b zzbR[F 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"=Br&FN{| 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
1 P!)4W
[P`e@$ #uhUZq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2e1KF=N+ /* --------------------------------------------- */
6WY/[TC- vector < int *> vp( 10 );
@=Q!a (g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XGx[Ny_A2 /* --------------------------------------------- */
*vD.\e~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\FVfV`x /* --------------------------------------------- */
\"a{\E,{; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
aV'bI /* --------------------------------------------- */
q*3OWr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?uq`| 1` /* --------------------------------------------- */
ApCU|*r) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]$@a.#} kcCCa@~v ^HC6v;K 6eV#x%z@v' 看了之后,我们可以思考一些问题:
p@Y=6 Bw 1._1, _2是什么?
'E_~|C 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
':vZ& 2._1 = 1是在做什么?
QhZg{v[d 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
vV}w>Ap[ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
k8w\d+!v 8z#Qp(he F^u12R) 三. 动工
>NKJ@4Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
xs{pGQ6Q f jx`|MJ Z>9@)wo ,dIev< template < typename T >
xqG<R5k>> class assignment
bE _8NA"2 {
qiNVaV\wr| T value;
g_Z
tDxz public :
L.HeBeO assignment( const T & v) : value(v) {}
Al-`}g+^ template < typename T2 >
:>1nkm&Eg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
==dKC; } ;
MET9rT Y MX9Z|| e}UQN:1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RuPnWx! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'#'noB;,
4VJUu`[ 3Z
b]@n dvB=Zk]m class holder
/|0-O'' {
\R#SoOd public :
)'djqpM. template < typename T >
vY4sU@+V assignment < T > operator = ( const T & t) const
AQ~ xjU {
N6Mr#A-{ return assignment < T > (t);
IO\4dU) }
o:Fq|?/e } ;
:$WO"HfMSn ax&?Z5%a c7e,lgG- 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:
{X!OK3e /WuYg
OI static holder _1;
xlI=)ak{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PF%-fbh!~ Ir9GgB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Met]|& 而不用手动写一个函数对象。
2*:q$ c aGD< #] C96/ R_!.vGhkN 四. 问题分析
$YSXE
: 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。
8z9{H 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。
#{cy( &cz 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@aIgif+v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@5>#<LV=E# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
cLtVj2Wb /LD3Bb)O 五. 问题1:一致性
R;< q<i_l 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?|
Yuvi{ 0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/(dP)ysc |mEWN/@C struct holder
,Bk5(e {
]~TsmR[ //
XNz+a|cF template < typename T >
I|@+O# T & operator ()( const T & r) const
QNNURf\[( {
gEh/m.L7 return (T & )r;
da$FY7 }
zxyl+tU & } ;
:`bC3Mr +jLy>=u 这样的话assignment也必须相应改动:
gmGK3am $Z]&3VxxY template < typename Left, typename Right >
"=h1gql' class assignment
xcB\Y:
{
vSgT36ZF Left l;
7Uenr9)M Right r;
hG1:E:} public :
86ao{l6l C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.U1wVIM template < typename T2 >
P'W} ]mCD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ln+l'&_nb } ;
wI.aV> Itl8#LpLM 同时,holder的operator=也需要改动:
l1 +l@r\ f"MID6 template < typename T >
+:MSY p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@Cj!MZ=T {
$RD~,<oEm return assignment < holder, T > ( * this , t);
?cV,lak }
zm_8a!.
feej'l }F 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
2dn^K3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7({)ou x <kn2 return l(rhs) = r;
-C=0Pg]ga 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
F y+NJSG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
z0 "DbZ;d _7Y
h[I4 template < typename Tp >
kCBtK?g class constant_t
#AD_EN9 {
T+Oqd\05.+ const Tp t;
d ^bSV4 public :
HbTVuf o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OH`a3E{e template < typename T >
\6b~$\~B const Tp & operator ()( const T & r) const
u$nzpw0=H {
6!<I'M'[e return t;
1/DtF }
o@meogkL } ;
}d[(kC_ @C;1e7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+f3Rzx] 下面就可以修改holder的operator=了
opcanl9pSW Hm-#Mpw template < typename T >
YI0
wr1N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h]4xS?6O {
X~{6$J|]#i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
",#.?vT` }
sx,$W3zI'G "HOZ2_(o 同时也要修改assignment的operator()
Sn=6[RQ>P 3smkY template < typename T2 >
T4eJ:u* ; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I68u%fCv 现在代码看起来就很一致了。
Y{Z&W9U 8v$q+Wic 六. 问题2:链式操作
E0Wc8m " 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T7[@ lMa? 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。
!:(+# 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。
qGinlE&\ 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。
~D52b1f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P\U<,f
s*uA3}j template < typename T >
i<uU_g'M struct result_1
q;{(o2g {
)_#V>cvNG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4_#$k{ } ;
4I4m4^ 6N/(cUXJ 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:
ghQ B ?t/qaUXN template < typename T >
iOfm:DTPr struct ref
l}nV WuD {
(i&+= +"wn typedef T & reference;
6)INr,d } ;
Yh<F-WOo2 template < typename T >
f:;-ZkIU ? struct ref < T &>
*D]:{#C* {
DV5hTw0 typedef T & reference;
Q'<AV1< } ;
.S` q2C\ :V/".K-:J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j\}.GM'8 &L6Ivpj- template < typename T >
K+3-XhG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y0%@^^-Ru {
[LVXXjkFI return l(t) = r(t);
'6N)sqTR }
;,{_=n> 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。
~j!n`#.\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o "z()w~ \/Y(m4<P 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
[S6u:;7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
prJd' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
a;o0#I#Si +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\Ec<ch[)c 最后的布局是:
VDxm|7 Add
:= V?; / \
2Zu9?
L ,I Divide 5
8h]
TI_ / \
}*x1e_m}H _1 3
eMGJx "a 似乎一切都解决了?不。
E'6>3n 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。
Bii'^^I;? 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。
Dk
`&tr 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:
)fJ"Hq rm-d),Zt template < typename Right >
'sEnh< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z5@XFaQ Right & rt) const
zTng]Mvx {
CE"/&I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9p_?t'&>q }
Nm)3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~,lt^@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。
'_v~+ 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。
e-dkvPr 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。
Jv} 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。
<Jgcj4D 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?
p]aEC+q 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:
c7mKE`
/pMOinuO template < class Action >
:jTSOd[r class picker : public Action
3Gs\Q{O: {
2@S}x@^ public :
9evr!=": picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZSf &M // all the operator overloaded
Nh\vWAz9 } ;
:FAPH8] D!`;v Z\> 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。
*'((_NZ> 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:
ZvRa"j |k.'w<6mb9 template < typename Right >
OnTe_JML picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ph3;;,v ' {
.n<vhLDQn return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F`g(vD> }
bZxN]6_ 9c^ ,v_W@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R4p Pt 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。
kmC@\xTp =WTSaC template < typename T > struct picker_maker
i{^T;uAE {
+a5F:3$ typedef picker < constant_t < T > > result;
,AnD%#o } ;
Y4k2=w:D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6n]+(= {
|62` {+ typedef picker < T > result;
V'vWz`# } ;
`'1g>Ebk0 Ge?Wmq> 下面总的结构就有了:
U3_${ 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。
-8l<5g7 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。
Qx)b4~F? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*(9Tl]w 至此链式操作完美实现。
GLsa]}m,9 3E*|^* (=j;rfvP 七. 问题3
?i _ACKpw 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。
sF{~7IB %,\JTN|g|A template < typename T1, typename T2 >
$INB_/RE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9nR\7!_ {
.!3e$mhV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wv9HiHz8gD }
hl1IG
! 8^>qor.]M 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:
/2p*uv}IP &N^j
}^ Z template < typename T1, typename T2 >
w<(ubR %$ struct result_2
uSfHlN4l {
!1l~UB_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n3iiW\ } ;
@j\:K<sk wtS*-;W 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?
IR-n:z 这个差事就留给了holder自己。
gGrVpOzBj D40 vCax^J _ $a3lR template < int Order >
zxn|]PbS class holder;
Go%Z^pF3CO template <>
pwFdfp class holder < 1 >
kyHli~Nr" {
JV~
Dly> public :
7DAP_C template < typename T >
x_Ev2
c'4 struct result_1
H~FI@Cf$L {
qPPe)IM'Sc typedef T & result;
:-RB< Lj } ;
Ro<779.Gn\ template < typename T1, typename T2 >
c!\Gj| struct result_2
j!4{+&Laq {
I# tlaz# typedef T1 & result;
PMAz[w,R~ } ;
f./K/ template < typename T >
i)x0]XF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V#Wy`
ce {
{4S UGo> return (T & )r;
k{2Gq1S{ }
ZXx1S?u template < typename T1, typename T2 >
pB:XNkxL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T
6D+@i {
BeUyt return (T1 & )r1;
X,49(-~\ }
9G[
DuYJI } ;
&@6xu{o <N)!s&D template <>
ZS.=GjK class holder < 2 >
as@8L|i* {
Ae7FtJO public :
<,:{Q75 template < typename T >
@1oX struct result_1
s",Ea* {
Z#}sK5s typedef T & result;
%UI^+:C } ;
j/aJD E(+ template < typename T1, typename T2 >
kEh\@x[ struct result_2
4ior {
ovp/DM typedef T2 & result;
Qhj']>#g } ;
Q>$B.z template < typename T >
&>AwG4HW#j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
My>q%lF=fw {
bpc1>? return (T & )r;
@K <Onh` }
/Qst :q template < typename T1, typename T2 >
xuUEJ
a& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pEwo}NS*H {
$ 5" return (T2 & )r2;
suQTi'K1 }
$R'?OK(` } ;
-1dD~S$ >T;!Z 5L1 $TK*w8@: 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
z6w'XA1_+t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"" UyfC[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b"$?(Y _o9axBJs return l(i, j) = r(i, j);
?jR#txR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`i.fm1I] W_@ b. 1 return ( int & )i;
@A6iY return ( int & )j;
s={>{,E 最后执行i = j;
bf/6AY7 可见,参数被正确的选择了。
J299mgB V%4P.y v9 \n=Z V<5. 4{[G C
r R/ 八. 中期总结
Osz=OO{ 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:
)bg |l? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5:r
AWq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bqH
[-mu6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d3z nb@7 ovN3.0tAI HsYzIQLL |"K%Tvxe Do(G;D`h+_ '|gsmO 九. 简化
7l7VT?<: 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。
_1?u AQ3, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
29grb P 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:
HKbV@NW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R'Ue>k +-*/&|^等
KAZ<w~55c 2. 返回引用。
te[uAJ1 N =,各种复合赋值等
ga|<S@u?} 3. 返回固定类型。
%( OP
[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n=j)M 4. 原样返回。
K^o$uUBe operator,
?8$`GyjS 5. 返回解引用的类型。
3~fi#{ operator*(单目)
:JSxsA6k 6. 返回地址。
3F"vK operator&(单目)
;q'-<O 7. 下表访问返回类型。
=( ZOn=IL operator[]
346 z`5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"yH?df24 operator<<和operator>>
!r.-7hR $ D'[:35z 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。
wDi/oH/H 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
vKnZ= =B *JImP9SE template < typename Left >
o;wSG81 struct value_return
'?$@hqQn {
|?jgjn&RQ template < typename T >
`<>#;% struct result_1
}o]}R#| {
A)~oD_ooQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;F1y!h67< } ;
N^B7<~ bD ;S^"Y:7) template < typename T1, typename T2 >
\
o2oQ3 struct result_2
KPy)%i {
(@NILK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,>#\aO1n } ;
&p#PYs|H } ;
.4ww5k> ;e_us!Sn ]4B;M Ym* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hfJ&o7Dt 9q0s 下面我们来剥离functor中的operator()
x]YzVJ =Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b,:^\HKC VS4Glx73 return l(t) op r(t)
.qe+"$K'n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3VU4E|s> return op l(t)
#:=c)[G8 return op l(t1, t2)
An>ai N] return l(t) op
w!*ZS~v/r return l(t1, t2) op
2Rys:$ return l(t)[r(t)]
enxb
pq# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gWjYS#D Vc(kw7
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:
_fgsHx>l7 单目: return f(l(t), r(t));
jSBz),.XU} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{
#B/4 双目: return f(l(t));
|5>A^a return f(l(t1, t2));
O*+HK1q7 下面就是f的实现,以operator/为例
/)v+|%U
vC]r1q.( struct meta_divide
msw'n {
;\pINtl9< template < typename T1, typename T2 >
P;(@"gD8z5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O_s/BoB@ {
%gn@B2z return t1 / t2;
Xqe Qj}2kA }
Y\<w|LkD8 } ;
U5ph4G VQf^ y q 这个工作可以让宏来做:
Uth+4Aq &!;o[joG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>~7XBb08 template < typename T1, typename T2 > \
3;b)pQ~6CJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C &@'oLr 以后可以直接用
1LFad>` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'H`:c+KDG` 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
3,Z;J5VL4! (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。。。)
x_8sV?F \aof m{>" 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
x| D|d}
|,KsJ2hD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
('%Y3z; class unary_op : public Rettype
8d1qRCIz {
VWd`06'BN' Left l;
9T2_2 public :
#N`MzmwS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zGme}z;1@ jB9~'>JY template < typename T >
V@RdvQy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3P75:v {
O|Vc return FuncType::execute(l(t));
D\ZH1C!d }
Tw%1m Z;u3G4XlF template < typename T1, typename T2 >
w?3ww7yf` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_"H\,7E {
?~sNu k return FuncType::execute(l(t1, t2));
+MYrNR.p }
5s%e9x|kP } ;
cJ?,\@uuP F W2x ( +S- 同样还可以申明一个binary_op
Qa2p34Z/ 4uE)*1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:Eh}]_ class binary_op : public Rettype
GXLh(d!C {
uZf
6W<a Left l;
d/+s-g p Right r;
2_bEo public :
67H?xsk@n binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
REcKfJTj bFG?mG: template < typename T >
{[bpvK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pi70^`@ 'B {
[Djx@x return FuncType::execute(l(t), r(t));
,. ht ~AE }
Z9h4 pd X16O9qsh template < typename T1, typename T2 >
zZ Y1E@~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s7jNRY V {
fhdqes]) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
rT-.'aQ2t }
t0xE } ;
L>Ze*dt "`S?q G toj5b;+4F 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
:%28*fl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[".94(qs DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
XdzC/{G 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。
;X+.Ag 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V\n!?1{kdF 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。。。
3ohHBo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$t6t 6<M) 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)
SY.koW 下面是修改过的unary_op
g@t..xJ, B4zuWCE@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5KTFf6Uq class unary_op
g rI#' x {
;K4=fHl Left l;
l ~xXy< ~ e<,GUx(] public :
V3|"
v4 5&A' +] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yI!W658$6 kE+fdr\ T template < typename T >
@^#
9N!Fj] struct result_1
&{# 6Z {
5yJ~ q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J?E!\V&U } ;
^%6f%]_ QYj 4D template < typename T1, typename T2 >
sVnq|[ / struct result_2
W<O/LHKHdn {
<Vh5`-J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q?>*h xzoP } ;
|Ul 4n@+2 8t7r^[T template < typename T1, typename T2 >
&liFUP?
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1Qjc*+JzO. {
K0@bh/i/^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:YLYCVi| }
GsD?Z%t~% o5+7Lt] template < typename T >
"*c&[ALw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RZ9_*Lq7+ {
n~jW return OpClass::execute(lt(t));
D4@(_6^ }
Du-Q~I6 ]|Ie E!6 } ;
ojJua c4 a>y e |1<B(iB'{/ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
HFYe@ 2r 好啦,现在才真正完美了。
RN&8dsreZp 现在在picker里面就可以这么添加了:
z>=;Xe8P8n sUkn.g! template < typename Right >
Fy>g*3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E3x<o<v {
wXYT(R return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!WB3%E,I }
>*|Eyv_ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
!QqVJ a{j a_D K"8I )1YGWr;ykS p lzwk>b_ Hg\H>Z 十. bind
)wEXCXr! 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
AGx(IK/_ 先来分析一下一段例子
A~s6~ sAK&^g dJb7d` int foo( int x, int y) { return x - y;}
l{kacfk# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i4SWFa`` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M%!j\}2A 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
f?@M"p@T 我们来写个简单的。
?f5||^7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.Rb4zLYL*w 对于函数对象类的版本:
AO7X-, 7 lq$PsC template < typename Func >
J|z ' <W struct functor_trait
,yfJjV*I {
JmBMc}54 typedef typename Func::result_type result_type;
c[C(3c|n } ;
rd X; 对于无参数函数的版本:
o
7V&HJ[ 1P BnGQYM template < typename Ret >
F=UW[zy/[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
COH.`Tv{* {
#S|On[Q! typedef Ret result_type;
h`tf!M D] } ;
1bCS4fs^> 对于单参数函数的版本:
L'"od;(6R {PL,3EBG template < typename Ret, typename V1 >
y}W*P#BDO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Kc3/*eu; {
;~}!P7z typedef Ret result_type;
Ax4;[K\Q } ;
eW_EWVH 对于双参数函数的版本:
nxuR^6Ai Wl,I %<&j} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g(F2IpUm/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1-G-p:| {
uBaGOW|Pl typedef Ret result_type;
grDz7\i: } ;
z-nV!# 等等。。。
U71A#OD^U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$K1)2WG L$ju~0jl)% template < typename Func >
DVBsRV)/ struct func_return
NVDvd6 {
ggHl{cl) template < typename T >
6U] "i struct result_1
n+'s9 {
t.7_7`bin~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$bk_%R}s } ;
%1i *Y*wg .n}k,da@( template < typename T1, typename T2 >
I=8MLv struct result_2
"N=q>jaX {
tqU8>d0^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d^|r#"o[ } ;
M
!rw!,g } ;
gf,[GbZ ZZ].h2=K G;AV~1i:~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!j0iLYo(* \=@4F^U7` template < typename Func, typename aPicker >
WjBtL52 class binder_1
w< |Lx#L} {
MIc(B_q Func fn;
zOL*XZ0c aPicker pk;
CyJZip public :
2\[
Q{T=Qe e" p5hpl template < typename T >
3^F1 hCB struct result_1
mgBxcmv {
0MOn>76$N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wq#'o9s, } ;
=ZARJ40L 3>^S6h}o template < typename T1, typename T2 >
/<IXCM. struct result_2
Mwd.S {
71HrpTl1fw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9Cw !< } ;
CSE!Abg 9/5EyV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
tkhEjTZ TfA;4^ template < typename T >
Qlhm:[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<kWNx.eci {
I,?!NzB return fn(pk(t));
7FP
@ v ng }
+|spC template < typename T1, typename T2 >
; 5!8LmZ0# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;:ocU? {
l8N5}!N return fn(pk(t1, t2));
x>[ gShAV! }
A@I3:V } ;
j!?bE3r~
`AELe_ ?Q}3X-xy 一目了然不是么?
<``krPi 最后实现bind
H~ =;yy 4' <y d/Fy0=0 template < typename Func, typename aPicker >
)$E'2|Gm/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xh!aB6m8R {
L(kW] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
cN#f$ }
9B1bq # [AAIBb+U 2个以上参数的bind可以同理实现。
; HjT 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
2v1dSdX,W 6NzS < 十一. phoenix
#4?:4Im# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1?#Wg>7' X\]Dx./ for_each(v.begin(), v.end(),
qk\LfRbj (
ig:z[k? do_
\&%y4=y<sE [
v!rOT/I cout << _1 << " , "
H?dEgubg7] ]
o(Ro/U(Wu .while_( -- _1),
Sy34doAZ cout << var( " \n " )
[E/^bM+ )
Y@V6/D} 1 );
uBBW2 \AB*C_Ri 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:
;Q%3WD 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
I6F $@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R2nDK7j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%{";RfSVX% Y t0s ;i;;{j@$i template < typename Cond, typename Actor >
|#(g8ua7 class do_while
L~L]MC& {
M%FKg/ Cond cd;
m}fY5r<<;/ Actor act;
F5f1j]c public :
AV["%$: template < typename T >
7:h_U9Za?$ struct result_1
?nx
1{2[ {
Q02:qn?T typedef int result_type;
Ix|^c268o< } ;
pB0Do6+{ Qx !!
Ttd{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-;o`(3wZq b'yW+ template < typename T >
v`u>;S_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T1~,.(# {
u=p-]? do
kn7Qvk[+ {
e!*%U=[Q act(t);
D
z5(v1I9A }
3`\)Qm while (cd(t));
gT4H?
#UB return 0 ;
H3"D$Nv }
s$;IR
c5!6 } ;
aQhr$aH h2Jdcr#@FF DYvg ^b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4xNzhnp| 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。
O\qY?) 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。
<\5Y~!) 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。
nXF|AeAco 下面就是产生这个functor的类:
z6Jfu:_N!
H!ISQ8{V (L6*#!Dt template < typename Actor >
X~Vr} class do_while_actor
$8,/[V
A {
'P?DZE Actor act;
f Tc,"{ public :
H)&pay do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Z8Il3b*) h ^6Yjy template < typename Cond >
2VNfnk picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#2*2xt } ;
t#[u
X? lw"5p)aB A4uDuB;;ZQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.Qeml4(`3 最后,是那个do_
)|zna{g\ 0^{?kg2o_ -#?p16qz5 class do_while_invoker
(Eoji7U {
g?caE) public :
j;b<oQH template < typename Actor >
|K6hY-uC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H/ 6GD,0 {
pu*vFwZ return do_while_actor < Actor > (act);
Y4|g^>{<ni }
qP0_#l& } do_;
*!y.!v* lhA<wV1-9G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zx{O/v
KG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r'ydjy 最后来说说怎么处理break和continue
5=.EngG 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。
z~BrKdS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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