一. 什么是Lambda
EKwA1,Xz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e7fA-,DV 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,
!sbKJ+V7 4d\"gk HkgmZw, X^pxu6nm- class filler
,VtrQb)Yf {
oSDx9% public :
Uwd^%x* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=v(MdjwFl } ;
^4D7sS;~3 .'+*>y! m@qM|%(0x 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:
Qf?5"=:# KZK9|121 ve#*qz Y lP9XqQ( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iymOq9 W`$D*X0*o |(mr&7O 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-]!m4xvK 1r %~Rm H*SEzVb t")+L{ 二. 战前分析
\dIc_6/D1 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Y+ZQN> 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
p^=>N9 W6kDQ&q #Kr\"o1] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:j sa.X /* --------------------------------------------- */
Y6_%HYI$ vector < int *> vp( 10 );
< C{-ph transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
MT`gCvoF4P /* --------------------------------------------- */
Cd>GY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
x2 s%qZ# /* --------------------------------------------- */
1-HL#y*7$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sk0N=5SB- /* --------------------------------------------- */
D/T&0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HkGA$ /* --------------------------------------------- */
+Xb )bfN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dMcCSwYh bzI!;P1& 95`Q=I|i 3 #fOrNU2 看了之后,我们可以思考一些问题:
]Bpdb' 1._1, _2是什么?
QQQ3U 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。
I|RMxx y;
2._1 = 1是在做什么?
XxN=vL&m 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。
Y}'8`. 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。
?A!Lh, 5kX#qT= ;g-L2(T05; 三. 动工
Pc=S^}+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UKIDFDn6_ cBgdBPDa .GJl@==~1 R"j6 w[tn template < typename T >
y:FxX8S$'e class assignment
ER z@o_ {
w"-' T value;
AnB]f~Yjl public :
Qv3g
4iJ assignment( const T & v) : value(v) {}
R.(cGZS template < typename T2 >
8 *Fr=+KN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@,b:s+]rp } ;
b zz{ p1e - EwtO4vLJ Fx^e%":@ip 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/F>\-
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x~7_`=}rO >DHpD?Pm! IEi E6z]L( Z */*P4\ class holder
amPC C {
Hk65c0 public :
c*O{?b template < typename T >
X>i`z assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ch`nDIne {
0YMmW xV return assignment < T > (t);
vV2px }
aFI?^"L } ;
,bv?c@ nm[ yp3B .Yl*kG6r 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=xO q-M c)N&}hFYC static holder _1;
k'_p*H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,n')3r 8QFn/&Ql$B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i.4L;(cg 而不用手动写一个函数对象。
v>vU]6l Rp#9T?i``[ 5kwDmJy 5W0'r'{ 四. 问题分析
^':Az6Z 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。
\M]w I 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。
rcc.FS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PI"&-lXI-m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?0Xt | 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<lk_]+ XJ3 o=!3=2@dh 五. 问题1:一致性
hFC4CqBV 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?|
.Yxx
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yPKDn.1 (7P{k<5 struct holder
a '/yN{?p {
69Y>iPRU //
dHU#Y,v template < typename T >
x;RjLI 4h T & operator ()( const T & r) const
G$ l>By {
7=.}484>J return (T & )r;
/MS*_ }
{C=d9z~: } ;
u9AXiv+K 'E/vE0nN? 这样的话assignment也必须相应改动:
m"B)%?C# l8n}&zX template < typename Left, typename Right >
Z%*_kk class assignment
(n&Hjz,Fv {
|TOz{ Left l;
$qN+BKd]3 Right r;
cJ 5":^O public :
kcH?l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z`fm;7NiVG template < typename T2 >
*+p9u 1B5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
W\{gBjfE } ;
Hv>C#U ^s@?\v 同时,holder的operator=也需要改动:
5S PGv}if wW4/]so M template < typename T >
S.o@95M
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
opz.kP[e, {
H6<\7W89y return assignment < holder, T > ( * this , t);
uJ S+;H }
jW6~^>S A9lnQCsJ 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。
Sd]` I) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xUYUOyV Pnb?NVP!^9 return l(rhs) = r;
Y(WX`\M97 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。
f1Ruaz- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5 ^}zysY` Im{I23.2 template < typename Tp >
[YT"UVI class constant_t
C7%+1w'D8 {
+p =n- const Tp t;
M9MfO* public :
u</21fz' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~ifo7, template < typename T >
`0+zF- const Tp & operator ()( const T & r) const
?i*kwEj= {
%g3@m5& return t;
\NbMS C&H }
6Lw34R } ;
S#{e@ C M%f96XUM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i(q%EMf 下面就可以修改holder的operator=了
H*_:IfI! /H+j6*}r template < typename T >
a;AvY O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{z?e< {
'xAfcP[^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
clQN@1] M }
ukV1_QeN[ 1F'j. 1 同时也要修改assignment的operator()
dBY,&=T4p l -~HY* template < typename T2 >
,.u7([SGm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s OD>mc#%Y 现在代码看起来就很一致了。
_yTGv- \p"`!n 六. 问题2:链式操作
b_*Y5"(* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
e:IUO1# 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。
vukI`(# 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。
yG?,8!/] 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。
\H+/D &M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4os7tx Wa~'p+<c~b template < typename T >
^B2>lx\n struct result_1
E1:{5F5/ {
b,YTw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/N+*=LIK
I } ;
]Y;EIn \R45#.
P6X 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:
6sb,*uSn% vj<HthC.k template < typename T >
xg)cA C\= struct ref
%-?HCjT {
ppIMaP typedef T & reference;
<#w0=W? } ;
O3#4B!J$E template < typename T >
$Jo[&, struct ref < T &>
hA6!F#1 {
uJ,>Y#
? typedef T & reference;
F+R4nFA } ;
Oqeoh<y!\ g$eb@0$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZRO 6/B"H#rN template < typename T >
kpi)uGvGUA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
92+LY]jS {
Cul^b_UmP# return l(t) = r(t);
ZLe@O~f;% }
wwVK15t 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。
',nGH|K. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;1}~(I#Y qsXK4` 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
%"V Y) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pZz?c/h- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t_c;4iE
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
Qjh5m5e 最后的布局是:
Da5Zz( Add
&;5QB / \
iZGc'y Divide 5
}R*[7V9" / \
@#Jc!p7) _1 3
OOS(YP@b 似乎一切都解决了?不。
! FbW7"yE 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。
0V
,R|Ln 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。
/\_`Pkd3m 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:
-:t<%]RfY 0 } uEM_a template < typename Right >
t8 g^W K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
hv te) Right & rt) const
m/ 3b7c@r {
s QfP8}U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.T?9-`I9 }
*A.E?9pL\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c?5e| dZz 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。
W4Nbl 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。
@ae;& 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。
#p}I 84Q 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。
mR:G,XytxM 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?
,TaaX I 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:
-qz; v|`f8M2 template < class Action >
R"#DR^.; class picker : public Action
5an#,vCn{ {
ENm\1 public :
i>i@r ;:| picker( const Action & act) : Action(act) {}
azKbGS/X // all the operator overloaded
k!Nl#.j } ;
:VC#\/f poj@G{ 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。
&yN@(P) 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:
v??}d
7k}[x|u template < typename Right >
_3DRCNvh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
j#r|t+{"C {
rr>*_67-: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1a4
[w
}
),y{.n:wm SDpaW6(_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_]H$rf,Rc 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_P.+[RS@ p*E_Po template < typename T > struct picker_maker
) D:M_T2 {
S83wAr9T typedef picker < constant_t < T > > result;
;g$s`l/
4 } ;
thcj_BZ8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YpMQY-n {
&NiDv typedef picker < T > result;
K*jV=lG } ;
Y,z15i3j? pB;)Hii\ 下面总的结构就有了:
.dwb@$ 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。
+"rZ< i 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。
LM}0QL
m? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*&{M, 至此链式操作完美实现。
eU?SLIof[{ JnE\E(ez .q#2 op 七. 问题3
_!6~o> 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。
OnFx8r:q@% V}(snG, template < typename T1, typename T2 >
pH5"g"e1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vk:@rOpl {
nf?;h!_7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Cp(,+dD }
>:%YAR` o\u31, 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:
1"ko wp \hv1"WaJ template < typename T1, typename T2 >
1c_qNI;:p struct result_2
Ub(zwR; {
+ew 2+2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S*~v9+ } ;
,!U5; a.QF`J4"' 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?
zbn0)JO 这个差事就留给了holder自己。
!^BXai/ L9[? qFp 95jJ"4 a+ template < int Order >
ku q3QW< class holder;
v]+,kbT template <>
}
_Yk.@J5 class holder < 1 >
{tn%HK"> {
8 St`,Tq) public :
+Z[(s! template < typename T >
'PTWC.C?9 struct result_1
.OA_)J7 {
$$8xdv# typedef T & result;
f!2`N } ;
(r,tU( template < typename T1, typename T2 >
B]oIFLED struct result_2
gn"_()8cT {
S?*pCJ0 typedef T1 & result;
;B>2oq } ;
| W:JI template < typename T >
fdP[{.$?( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YOo?.[}@ {
g(m3
& return (T & )r;
\NwL #bQ~ }
v{9< ATi template < typename T1, typename T2 >
M?pu7wa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'}h[*IB}5 {
qg?O+-+ return (T1 & )r1;
Fn0Rq9 /@ }
/Y|oDfv } ;
tkU"/$Vi\ QHnk@R! template <>
?h4-D:!$L class holder < 2 >
vQCRs!A {
F3[3~r public :
PW)XDo7 template < typename T >
vhiP8DQ struct result_1
aR30wxW&) {
f.rc~UI? typedef T & result;
qYLOq`<f } ;
44_7gOZ template < typename T1, typename T2 >
bj^YB,iSM struct result_2
zOkU R9 {
vG9A'R'P typedef T2 & result;
,W"Q)cL } ;
uTY5.8 template < typename T >
Y%OE1F$6NN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/N(L52mz {
diN5*CF'~ return (T & )r;
_
h\wH; }
Xao
0cb.R template < typename T1, typename T2 >
s>Xx:h6m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{'P7D4w {
H: q(T
>/w return (T2 & )r2;
dE9xan }
OpeK-K } ;
_
Js& _d F aO=<jYi HVG9 C$ 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> >。
2@WF]*Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`h+ia/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
f6n'g:&.W IKSe X return l(i, j) = r(i, j);
e-vL!&;2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Enr8"+.( vB >7W return ( int & )i;
i_8q!CL@{ return ( int & )j;
A9^t$Ii 最后执行i = j;
bQc-ryC+. 可见,参数被正确的选择了。
yZFm<_9> [U[saR\ #xZ7% \5.36Se 3D>syf 八. 中期总结
w7}m
T3p,) 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:
]&%_Fpx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@#[<5ld 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tpp. 9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
td{M%D,R" 9') :X7"fX D>wq4u t~m > \(& V"=(I'X 九. 简化
G/ToiUY 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。
??Zh$^No: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Nb/W+& y 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:
f,{O%*PUA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h ,;f6 +-*/&|^等
?h)Z ;,} 2. 返回引用。
v:0. =,各种复合赋值等
9C[i#+_3M 3. 返回固定类型。
B;.]<k'3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`0a=A#]1o 4. 原样返回。
/Zs;dam operator,
1s5FjD?M 5. 返回解引用的类型。
QV/o; operator*(单目)
WO{V,<; 6. 返回地址。
hd*bPj; operator&(单目)
Cisv**9 7. 下表访问返回类型。
$oKT-G operator[]
<RzGxhT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
eZ+pZ q operator<<和operator>>
`BA wef K
cI'P( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Eshc "U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T0L h"_X3 JD1IL` ta; template < typename Left >
9AQMB1D*v4 struct value_return
kc#<Gr&Z& {
}!{9tc$<b template < typename T >
tNf?pV77 struct result_1
f
S-(Kmh {
>D20f<w(H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$|~YXH~O } ;
f?)BAah ?`R;ZT)U- template < typename T1, typename T2 >
LJ7Qwh_", struct result_2
3D<s# {
f4F13n_0X typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wxw3t@%mNm } ;
hxcRFqX" } ;
O/EI8Qvm IK~'ke !bEy~. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a(>oQG8F -90qG"@ 下面我们来剥离functor中的operator()
I75>$"$< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
* N5cC#5`= w\wS?E4G return l(t) op r(t)
7q_B`$ata return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@&!`.Y oy return op l(t)
Th&-n%r9K return op l(t1, t2)
8%-+@\= return l(t) op
3q7Z?1'o
return l(t1, t2) op
CjW`cHd return l(t)[r(t)]
LU$aCw5 B; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C4vmgl& 3|1ug92
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:
Jo%5 NXts4 单目: return f(l(t), r(t));
.~J}80a/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dUAZDoLi 双目: return f(l(t));
:oRR1k return f(l(t1, t2));
8^bc4(H 下面就是f的实现,以operator/为例
7RW5U'B K/)*P4C- struct meta_divide
' fXBWi6 {
C(o]3):? template < typename T1, typename T2 >
Zx&gr|)} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0K/?8[# {
p9c`rl_N return t1 / t2;
ID+o6/V8 }
$$my,:nH } ;
b5r.N1ms %"#%/>U4 这个工作可以让宏来做:
6:Eu[PE~w Aj| Gqw> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e) Q{yO template < typename T1, typename T2 > \
cBxBIC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/W4F(3oM 以后可以直接用
&OpGcbf1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ur^~fW1o 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
cb ICO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+n#(QOz %Ot2bhK; IB~`Ht8
b 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
C)w11$.YQ9 Cso!VdCX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s{IXth6 class unary_op : public Rettype
6g\SJO-;N {
tG1,AkyZ Left l;
r?^[o public :
N!O.=>8< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H"~]|@g-p EbTjBq template < typename T >
y^utMH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XQI.z7F {
lHg&|S&J return FuncType::execute(l(t));
H)#HK!F6f }
1Q$ePo iR
k.t=B template < typename T1, typename T2 >
\?n4d#=$o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-Fi{[%&u {
6O|B'?]Pf return FuncType::execute(l(t1, t2));
hN(sz }
d=?Kk4Ag } ;
KC@F"/h`/
aD5jy ",U>;` 同样还可以申明一个binary_op
Y\CR*om!W _,S
L;*G4| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|$$gj[+^ class binary_op : public Rettype
#.
mc+n:I {
[(%6]L} Left l;
>FrF"u:kM Right r;
+f#oij public :
jlhyn0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>MXE)= <p_r{ template < typename T >
1_chO?&,I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`S&(J2KV {
z5~{WAAI return FuncType::execute(l(t), r(t));
<:v2N/i }
[A@K)A$f 3Thb0\<" template < typename T1, typename T2 >
#w2;n@7;X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gY)NPi}!` {
f>g<:.k* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f-Yp`lnn.d }
Oy U[( } ;
BU\P5uB!V %by8i1HR kpxWi=y 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
*k&yD3br-V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{Q/XV= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H.sYy-_]F 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:o!bz>T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~
NO9s 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。。。
YA7h! %52) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
([Gb]0 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)
v% mAU3M 下面是修改过的unary_op
x3X^\Ig RTHe#`t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%Se@8d8 class unary_op
AOh\%|} {
v0~'`*|& Left l;
wUnz D) SONv])); public :
\ C^fi}/] n|G x29E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}3G`f> s /h/f&3'h template < typename T >
+`;YK7o struct result_1
bnso+cA {
p i;,?p- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Idq&0<I } ;
B hO*Pfs 3<5E254N template < typename T1, typename T2 >
M qy5>f) struct result_2
^qn,b/>L {
iL^bf* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B@v\tpR } ;
{'.[N79xP k!{0ku}] template < typename T1, typename T2 >
= F!_ivV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\v7->Sy8 {
6qCRM *V return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.@#GNZe }
'qhi8=* r8o9C template < typename T >
g{t)I0xm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'}\#bMeObg {
@O&<_& return OpClass::execute(lt(t));
KW3Dr`A }
!,;>)R W%3<"'eP } ;
JG]67v{F 9VEx0mkdd 'p%\fb6` 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
7Wd}H Z 好啦,现在才真正完美了。
k0%*{IVPN 现在在picker里面就可以这么添加了:
C\~!2cy =5a|'O template < typename Right >
V^n?0^o picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0^5*@vt {
75u5zD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4Nz@s^9 }
Y[(U~l,a+ 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。
hJkP_(+J\ SN${cs% C}i1)
0QWc1L v;S_7# 十. bind
q%G"P*g$( 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
t`b!3U>I 先来分析一下一段例子
.ZV-]jgr f!|$!r*q 3Pj#k|(f[0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
7P&O{tl( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-E*VF{IG1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kOu C@~, 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。
\`FpBE_e) 我们来写个简单的。
KdBE[A-1^M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EWcqMD]4u 对于函数对象类的版本:
x]e&G!| Bl\/q83( template < typename Func >
@-L4<=$J struct functor_trait
7GY3_` {
5:oteNc3 typedef typename Func::result_type result_type;
cph&\
V2jt } ;
SFj:|S=v6j 对于无参数函数的版本:
#@quuiYq w1#1s| template < typename Ret >
[iT*L)R4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
12D>~#J {
hd~3I4D typedef Ret result_type;
2{- }; } ;
/o$C=fDF 对于单参数函数的版本:
riy@n<Z4 l r16*2. template < typename Ret, typename V1 >
+2qCH^80 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z 1~2w: {
VL[} typedef Ret result_type;
Wu{cE;t } ;
vs*Q { 对于双参数函数的版本:
##_`)/t, 1N3qMm^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
h$[tEmD% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]J]~i[ {
\dB)G<_ typedef Ret result_type;
,V>7eQt? } ;
sI&|qK-( 等等。。。
\$Jz26
-n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
./Y5Vk#Rp\ P+9%(S)L3 template < typename Func >
i]8 +JG6 struct func_return
y3^>a5z!x {
acPX2B[jJ template < typename T >
v`G [6Z struct result_1
NFAjh?# {
E1"H(m&6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t'7A-K=k3 } ;
vrGx<0$ rAuv`.qEV template < typename T1, typename T2 >
r_p4pxs struct result_2
9i8 ~ {
7uI~Xo?N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y}.?`/Q# } ;
zfm-vU } ;
t,v=~LE x%$as; s)eU^4m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
UtpK"U$XOU R9-Ps qmF template < typename Func, typename aPicker >
]:K[{3iM class binder_1
v
7g? {
DJ]GM|? Func fn;
s|q]11r+H aPicker pk;
V1d{E 0lM public :
%F.^cd" I<&(Dg|XQ template < typename T >
JKJ+RkXf3 struct result_1
]"T1clZKd( {
u A=x~-I typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V 5 } ;
u?a4v \ P c'0.4 template < typename T1, typename T2 >
:JI&ngWK struct result_2
fRow@DI\ {
i& phko} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1dE|q{ } ;
asLvJ{d8s Iu=n$H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
FL8?<bU ]K^#'[ template < typename T >
IXJ6w:E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$={^':Uh {
3<:m;F*# return fn(pk(t));
X1N*}@:/ }
c_RAtM<n template < typename T1, typename T2 >
@ /yQ4Gr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BQ
/0z^A {
Y \oz9tf8 return fn(pk(t1, t2));
e5HHsR6 }
920 o]Dh=t } ;
{i!@C(M3 %aHQIoxg 9NPOdt:@ 一目了然不是么?
^5,B6 最后实现bind
Mu>WS)1lS 2 yY.rs E$?:^ausu template < typename Func, typename aPicker >
N
Dg*8i picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QV_e6r1t#m {
>ow5aOlQ& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K3xs=q]:@ }
e ab_"W
y wf@G;
fK 2个以上参数的bind可以同理实现。
~V:@4P 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。
Xv2u7T\ Lfj]Y~*z 十一. phoenix
Ic,V,#my Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O>~ozW& V+y yy-/ for_each(v.begin(), v.end(),
|."thTO (
u,f$cR do_
9-6E(D-ux [
rf[w&~R cout << _1 << " , "
5jS8{d0 ]
\'}? j- 8 .while_( -- _1),
+|OrV' cout << var( " \n " )
NR@n%p )
}o{6 );
.on}F>3k$ {rE]y C^ 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:
+ NpHk 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
Oj`I=O6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CdFr
YL+F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g~Hmka_fD1 sm1(I7y ]>%M%B template < typename Cond, typename Actor >
XSDudL class do_while
x8v2mnk {
I"Gr <?r Cond cd;
m@2;9 Actor act;
bFt$u]Yvo public :
y"o@?bny template < typename T >
FJYc*l struct result_1
*|F
;An.N^ {
IBY(wx[5S typedef int result_type;
N %K%0o- } ;
B[8`l} t <dA D-2O+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
q/N1q& 9}_ccq template < typename T >
Bf-KCqC". typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CPj8`kl {
G&?,L:^t do
NZh\{! {
g/v"E+ act(t);
$w@0}5Q }
lM N3;}K while (cd(t));
r: :LQ$ return 0 ;
I_\#( }
(tLAJ_v!.K } ;
`r$c53|<u (uk-c~T!u tXWhq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
y~ZYI]`
J 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
"N\tR[P! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
y))) {X 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
BWHH:cX 下面就是产生这个functor的类:
"F3M m ;I5u"MDHGI F#S)))#
template < typename Actor >
(aQNe{D# class do_while_actor
},W<1*| {
<RFT W}f! Actor act;
zZ11J0UI public :
^zs]cFN#% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
u}:p@j}Zv %0<-5&GE template < typename Cond >
"dN4EA&QJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ys#V_ysb } ;
R3`h$`G *=p[;V rbEUq.Yk]~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)A6 eD 最后,是那个do_
1m5=Nu |'R^\M Q 6|O2i j-J class do_while_invoker
MMYV8;c {
Oz:J8l% public :
#,4CeD|(D, template < typename Actor >
)8rN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
A/%+AH( {
)PNeJf|@ return do_while_actor < Actor > (act);
q#n0!5Lv2 }
0OrT{jo } do_;
# {'1\@q n=+K$ R 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U fzA/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(r ]3tGp 最后来说说怎么处理break和continue
t;?TXAA 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。
42Vz6 k: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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