一. 什么是Lambda
RS||KA])J 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.q_uJ_qu- 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,
(l3UNP n3l"L|W^(< s{"`=dKT I |<+'G class filler
9z|>roNe {
N#pl mPrZ public :
PxP?hk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rx}ujjx } ;
/+<%,c$n 8}"f|6Wm fncwe ';? 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
FfD
,cDs qSpa4W[ +c]N]?k& JL.ydH79 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(:fE _H2z zCGmn& *M 7+D'W7Yx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j^aQ>(t(9 D)O6|DiO GqIvvnw@f _ pH6uuB 二. 战前分析
A5.'h< 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9aF.. 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:b M$; /v
bO/Mr 80 s~ae; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/SPAJHh /* --------------------------------------------- */
So)KI_M vector < int *> vp( 10 );
(v'lb!j^# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_Y
><ih /* --------------------------------------------- */
XZep7d} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[KimY /* --------------------------------------------- */
PO%yWns30o int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
< o'7{ /* --------------------------------------------- */
p+`*~6Jj/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'.h/Y/oz /* --------------------------------------------- */
ir@N>_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-;@5Ua1uf "#\bQf} A=qW]Im /4"S}P>f 看了之后,我们可以思考一些问题:
xPfnyAo?%z 1._1, _2是什么?
}<\65 B$1 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
d,oOn.n& 2._1 = 1是在做什么?
+4:+qGAJ{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
*(\;}JF- Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Gh gvRR$ hBfzU\*0H B
GEJiLH 三. 动工
2LxVt@_R!% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
OuBMVn eX
l%Qs#Y vY0V{u?J LG&Q>pt. template < typename T >
~\)&{' class assignment
d'AviW> {
V&,<,iNN T value;
5cNzG4z public :
qh(-shZ4Du assignment( const T & v) : value(v) {}
{ ck template < typename T2 >
%B {D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]!tYrSM! } ;
y9G 57D 3ciVjH>i 7ck0S+N'b 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X,!OWz:[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uDE91.pUkr Sj{rvW "PX3%II XM@-Y&c$A class holder
!iitx U {
EkjK92cF public :
/<?X-IDz.{ template < typename T >
$NGtxZp assignment < T > operator = ( const T & t) const
bhm~Ii {
$jeDVH return assignment < T > (t);
:7DVc&0 }
SVs~, } ;
j=jrzG+` E'BH7JV _@~kYz 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
#`#aSqGmc dW^_tzfF7 static holder _1;
oIL+@}u7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
w7t"&=pF7 A6x_! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fkv{\zN 而不用手动写一个函数对象。
&v9PT!R~ dT@SO q/2K=BOh #L4Kwy 四. 问题分析
SiuO99'nV 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
i8[Y{a* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
CTbhwY(/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Tk#&Ux{ZJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
agxSb^ 8tF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hzPB~obC
jQ\
MB 五. 问题1:一致性
#<i><EG 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.McoW7|Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I`$I0 4\'81"ei struct holder
Z=t#*"J {
??%T //
RAuAIiQ template < typename T >
d7K17KiC T & operator ()( const T & r) const
>->xhlL* {
6$vh qg}f return (T & )r;
D)~nAkVq }
gl7vM } ;
\,bFm,kC? Y %D*O 这样的话assignment也必须相应改动:
>A(?P n{|a ie)1 h template < typename Left, typename Right >
i!}nGJGg
class assignment
u*-<5&X {
Lz>{FOR Left l;
rNzhP*Fw Right r;
bb:|1D public :
nIqY}?? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UE`4$^qs template < typename T2 >
M>H^<N}'A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
10I`AjF0 } ;
b;;Kxi:7$} aj'8;E+ 同时,holder的operator=也需要改动:
rIWN!@.J h`;F<PFW template < typename T >
-"dy z( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
tG^ ?fc {
]-Y]Q%A4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
FQ~ead36C }
t?H;iBrpxd nTy,Jml 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
8YLZ)k' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
t5v)6| w@$o return l(rhs) = r;
*rFbehf H 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。
)%@WoBRj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!#4HGjPI kR~4O$riG template < typename Tp >
=qR7-Q8B class constant_t
DHNii_w4v {
lGHu@(n< const Tp t;
d!z).G public :
?gMrcc/{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R qjDMN: template < typename T >
Qnb?hvb"d const Tp & operator ()( const T & r) const
+ET {
hsVJ&-# return t;
M*@aA
XM }
QDT{Xg*I } ;
T2_#[bk*d Vh9s.=*P@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#~-&&S4a.J 下面就可以修改holder的operator=了
`k%#0E*H 7{6. template < typename T >
o-<_X&"a|5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;Owu:} {
'CAukk| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i|{nj\6w^ }
p6l@O3 -/2$P 同时也要修改assignment的operator()
3b[+m}UWQ yy.:0:ema template < typename T2 >
U\ E{-7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}
9s 现在代码看起来就很一致了。
|laKntv 2 MkGq%AE`Y 六. 问题2:链式操作
/F}\V
^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~
2oP, 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。
:ItW| 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。
3[i!2iL. 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。
G$`4.,g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9Kx:^~}20o >N1]h'q> template < typename T >
Y[]+C8"O struct result_1
]`H.qV {
u0KZrz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=(5GU<} } ;
i[^lJ)[>N &j@J<*k 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:
5Zm_^IS ~teW1lMu( template < typename T >
A.x}%v,E struct ref
v]SE?xF{U {
Y"rV[oe typedef T & reference;
"t&k{\$\ } ;
17]31 template < typename T >
i/Lq2n3 ) struct ref < T &>
%
j{pz {
f>/ 1KV typedef T & reference;
zd4y5/aoS } ;
ftuQ"Ds ;/3/R/^g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gOmyFHv. I>o;
%} template < typename T >
<n#V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TZyQOjUu {
XJ/kB8 return l(t) = r(t);
F S+^r\) }
SWd[iD 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。
NKhR%H 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u0hbM9U> yzR=:0J 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
U`_vF~el~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)&!@O$RS8( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E!l1a5qB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W@C tF U9 最后的布局是:
mg/kyua^ Add
!:[n3.vm / \
QF "&~ Divide 5
#LgoKiP!Y / \
FtDAk? _1 3
wSF#;lqd 似乎一切都解决了?不。
j6(IF5MqP 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0$ac1;7 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。
Qf(e'e 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:
AlaN; ;rAW3 template < typename Right >
x i,wL0{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,O{ 5
Right & rt) const
)qXe`3d5 {
9<CUsq@i: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U)]natB }
A@AGu#W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<X&:tZ#/ 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。
k0Yixa 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。
`b'J*4|oGo 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。
A1$'[8U~3 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
u$p|hd
d 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?
gdY/RDxn: 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:
DC7}Xly( e"mfJY template < class Action >
K"$ky,tU class picker : public Action
bY$!"b~ {
',7Z1O public :
,)G+h#Y[* picker( const Action & act) : Action(act) {}
q\Kdu5x{ // all the operator overloaded
f_XCO=8'v } ;
:"IH *7xp OVf|4J/Yx 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。
0j MI)aY. 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:
}0),b ?*e !$#4D&T template < typename Right >
'u/HQg* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
G_4P)G3H {
Nj8)HR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o}Np}PE6 }
FWTl:LqFO .tsB$,/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j=>Gfo 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。
g``4U3T%X u Aa>6R template < typename T > struct picker_maker
jhM|gV& {
PQ]N>'v- typedef picker < constant_t < T > > result;
%'O(Y{$Y. } ;
B*N 8:u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
lf#six {
]+9:i!s typedef picker < T > result;
)!72^rl } ;
dsuW4^l jzMGRN/67 下面总的结构就有了:
=ab}.dWC 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。
b"bj|qF~E 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。
k]5L\]>y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TY?io@ 至此链式操作完美实现。
Ve)
:I h(sKGCG n\9*B##
七. 问题3
n(VMGCZPV 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。
!W^II>Y 6mLE-(
Z7 template < typename T1, typename T2 >
CZ}tQx5ga ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7B`0mK3 {
c7wgjQ[
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q NEaj\ }
a9-;8`fCR ,CF~UX%
bU 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:
^KR(p!% p?nVPTh template < typename T1, typename T2 >
>UH=]$0N struct result_2
1sA-BQL {
bNgcZ
V. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J1t?Qj;f3 } ;
*n5g";k| `<G+N 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?
2eYkWHi 这个差事就留给了holder自己。
li^E$9oWC wE2?/wb ,fFJSY^ template < int Order >
$hh=-#J8 class holder;
-+/| template <>
BJ/%{ C`g class holder < 1 >
VEm[F/' {
9x<
8(]\ public :
^k=[P template < typename T >
SfT ]C~#$N struct result_1
']x]X, {
PnvLXE}F typedef T & result;
B4=gMVp1 } ;
enM 3 template < typename T1, typename T2 >
6m&I_icM struct result_2
J(60eTwQ {
VF.S)='>Eu typedef T1 & result;
me" <+6 } ;
{S!~pn&^Y template < typename T >
T^t`Hp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NunT2JP. {
uc8>B&B% return (T & )r;
0"Hf6xz }
lom4z\6 template < typename T1, typename T2 >
akoI LX~u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%l,EA#89s {
isqW?$s return (T1 & )r1;
d1N&J`R\1 }
1>1!oml1E } ;
$2 0*&4y^ M:N>{_1& template <>
UPsh Y class holder < 2 >
:T2K\@ {
\)hmg public :
e2v,#3Q\ template < typename T >
O^GTPYW struct result_1
UF4QPPH4 {
);vU=p"@ typedef T & result;
~ nIZg5 } ;
ezeGw?/ template < typename T1, typename T2 >
1Cthi[B struct result_2
0vEa]ljS {
;x"B ):?\ typedef T2 & result;
1Low[i } ;
z$A5p4=B'^ template < typename T >
r&w>+KIt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6O?O6Ub {
;2^=#7I? return (T & )r;
UNJ|J$T] }
v{+*/NQ_ template < typename T1, typename T2 >
<JlKtR&nSo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~W4<M:R {
q4E{? return (T2 & )r2;
Cv3H%g+as }
#cA}B
L!3 } ;
_]NM@'e @:
NrC76 aOOY_S
E 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> >。
rB\UNXy 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@eul~%B{X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
. 2WZb_B MLJ8m return l(i, j) = r(i, j);
KW)yTE< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
VrDv d ) Ez=#dIq return ( int & )i;
zuOIos
return ( int & )j;
%u#pl=k} 最后执行i = j;
[69aTl>/ 可见,参数被正确的选择了。
2ZnTT{]_m 2w%1\TcB$ &Jj?C &p*N8S8 MTQdyTDHl 八. 中期总结
sfH|sp 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:
0&Qn7L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
($-o"y"x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?tBEB5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|tmD`ndO NWf!c-': p?%G|Q
dM)fr I".r`$XZ H7WKnn@ 九. 简化
t+pI<c^]y 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。
~ohW9Z1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
h0!j ;fn 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:
5s0H4 ?S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
X"R;/tZ S4 +-*/&|^等
3Vhm$y%Td 2. 返回引用。
joa$Y6 =,各种复合赋值等
2'++G[z 3. 返回固定类型。
-y~JNDS1] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}[1I_) 4. 原样返回。
j1g^Q$B>m operator,
y|X[NSA 5. 返回解引用的类型。
7XZ!UC;i operator*(单目)
PR Y)hb;1 6. 返回地址。
Tf+B<B: operator&(单目)
&iuc4"' 7. 下表访问返回类型。
,Ti#g8j operator[]
.NabK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U7Ps2~x3 operator<<和operator>>
\KG{
11 4ed(
DSN OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
qsJo)SA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\2T@]!n X(/W|RY{@ template < typename Left >
>kd2GZe^_J struct value_return
FG'1;x! {
i~4:]r22 template < typename T >
,cS|fG struct result_1
.n"aQ@! {
gB?#T typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.
a~J.0co } ;
sLCL\dWT " #JRw template < typename T1, typename T2 >
#T+%$q [: struct result_2
iNha<iS+ {
<^M`U> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1Azigd0% } ;
l("_JI } ;
h!$W^Tm2g :?&N/7 7D4P=$UJp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}F-W OQ zK33.HY 下面我们来剥离functor中的operator()
#b:8-Lt:M 首先operator里面的代码全是下面的形式:
kz+P?mopm Hl] 3F^{ return l(t) op r(t)
op[5]tjL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
KyDQ<Dq& return op l(t)
=6/0=a[ return op l(t1, t2)
r..\(r return l(t) op
7j5 l?K- return l(t1, t2) op
N[czraFBD} return l(t)[r(t)]
2rne=L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UnGG% 7kHEY5s
" 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:
0F)Y[{h< 单目: return f(l(t), r(t));
nx=Zl:Q} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3nxJ`W5j 双目: return f(l(t));
J-hP4t&x return f(l(t1, t2));
8hGp?Ihu 下面就是f的实现,以operator/为例
|0dmdrKD #R@{Bu=C struct meta_divide
?%F*{3IP {
(`xhh template < typename T1, typename T2 >
?> }bg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2\W[ ItxL0 {
]V?\Qv/.= return t1 / t2;
](:aDHa }
nRJcYl~
Y } ;
Td}#o!4! _yumUk-QW 这个工作可以让宏来做:
Em-88=XO o`7Bvh2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
//Ck1cI#h template < typename T1, typename T2 > \
0[jy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<Jv %}r 以后可以直接用
ZEp UHdin DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IA!( 'Ks 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
-ZBk^p (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。。。)
L+bU~N,+A s7#w5fe @u#Tx% 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
EJ"[{AV # KK>D?.: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8" XbW7 ^o class unary_op : public Rettype
_m#M^<0n {
ul1#_xp Left l;
ng^`s}?o public :
Z[s{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G ,An8GR%& k/ls!e? template < typename T >
W/OZ}ky}^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
](vOH#E {
1^TOTY return FuncType::execute(l(t));
({87311% }
weYP^>gH' ?>LsIPa template < typename T1, typename T2 >
I#tn/\n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;"Q{dOvp {
;J Fy
8Rj return FuncType::execute(l(t1, t2));
xQ=[0!p+ }
^
1}_VB)^ } ;
FT!|YJz<K KFvNsqd I6ffp!^}Y 同样还可以申明一个binary_op
2'$p( zVFz}kJa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UB|f{7~& class binary_op : public Rettype
i!@L`h!rw {
t ]7>' U Left l;
8HS1^\~(6l Right r;
`9SuDuw;s public :
-Xb]=Yf- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
< {$zOF} e?rp$kq7 template < typename T >
`D6Bw=7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p(fYpD {
S;[9
hI+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
(hEqh
nnm` }
g-q~0 ,dOd3y'y template < typename T1, typename T2 >
wM8Gz.9, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UJ3l8
%/`k {
O'a
Srjl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.gh3" }
-}_-#L!Q } ;
-SnP+X! n.Iu|,?q icLf;@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
c;C:$B7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)/A IfH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|#fqHON 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。
3R>U^
Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}D-h=,]; 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。。。
pHSq,XP- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
()i8 Qepo} 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)
;"l>HL:^ 下面是修改过的unary_op
,{!~rSq-l Z<T%:F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ke@zS9 class unary_op
#Y6'Q8gf {
#0V$KC*> Left l;
q|xJ)[AO Rrmk\7/ public :
$)t ]av P]hS0,sE<( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dP}=cZ~ Op%}.9 ed template < typename T >
H*BzwbM? struct result_1
8DHohhN {
AC:cV=' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!l-^JPb } ;
]"Z*Hq
z +MU|XT_5|6 template < typename T1, typename T2 >
aUUr&yf_L struct result_2
;dgxeP;mp {
#
Un>g4>Rh typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g(){wCI } ;
|d =1|C%, o\6A]T=R template < typename T1, typename T2 >
f.SV-{O_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x@/ N9* {
h.+{cOA;n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
No#1Ik w }
%GG:F^X# t '
_Au8 template < typename T >
p w(eWP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r6k0=6i {
HF>Gf2-C return OpClass::execute(lt(t));
S3EM6 `q' }
F=)9z+l# Ln-/
9'^
} ;
~H"Q5Hr m!{Xu y ,[fn? s r 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Nb;xJSl ox 好啦,现在才真正完美了。
l,5<g-r
V 现在在picker里面就可以这么添加了:
l+g\xUP A<-Prvryt template < typename Right >
+iKs)s_~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
r;m_@*] {
V8AF;1c?-' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CZaUrr }
evOyTvc 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
qOOF]L9r%u {hYH4a&Hb 4pNIsjl} G=?2{c}U (3PkTQlE 十. bind
-XNjyXm2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{KkP"j'7h 先来分析一下一段例子
V }<Hx3! P>q"P1&{ `\!oY;jk int foo( int x, int y) { return x - y;}
R&Mv|R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.<uxZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=D88jkQe" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
/HCd52 我们来写个简单的。
rw>X JE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IO/%X;Y_ 对于函数对象类的版本:
R1$O )A}k ;e~Z:;AR template < typename Func >
i=67 struct functor_trait
7g@P$e] {
2p'ujAK typedef typename Func::result_type result_type;
*a}NRf}W } ;
pZ4]KxX@ 对于无参数函数的版本:
,=o)R,[ P=v 0|Y*q| template < typename Ret >
L%4[,Rsw struct functor_trait < Ret ( * )() >
P%HvL4R {
o&M2POI~q typedef Ret result_type;
4?Mb>\n%<^ } ;
w
D|p'N 对于单参数函数的版本:
pbg[\UJyd :9`'R0=i^ template < typename Ret, typename V1 >
0V{a{>+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+bC-_xGuh {
!=%E&e] typedef Ret result_type;
wkSIQL } ;
XP#j9CF#. 对于双参数函数的版本:
7kDX_,i Ph[P$: 9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:0K[fBa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m|mY_t {
V/%tFd1 typedef Ret result_type;
:W]IJ
mI\ } ;
"$)Nd+ny 等等。。。
#'"zyidu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F3k]*pk8w d)V"tSC, template < typename Func >
<
H1+qN=]` struct func_return
iq s {
N6CWEIJ template < typename T >
BLc&q) struct result_1
GL4-v[]6I {
~`J/618 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o80?B~o } ;
+RIG8w] ziFg+i%s template < typename T1, typename T2 >
B^4D`0G[4 struct result_2
Yt^<^l77D {
3@u<Sa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(#zSVtZ } ;
Rx';P/F0C } ;
b-sbR R n<Vq@=9AE WxNPAJ6YH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6k?,'&z|~ z}XmRc_Ko template < typename Func, typename aPicker >
<hG=0Zc r class binder_1
KIt:ytFx {
dQhh,} Func fn;
UsT+o aPicker pk;
?sF<L/P0
F public :
!@ERAPuk ;Dl< GW3< template < typename T >
"T>74bj_|Q struct result_1
K@ZK@++ {
:]?y,e%xu, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RRYm.dMIw } ;
`o7m)T') 8<z]rLQw?% template < typename T1, typename T2 >
}(}+I}&~ struct result_2
zj G>=2 {
We^!(G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dV{N,;z } ;
M>Yge~3 :H}a/ x*ur binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D9OI",h "wk~[> template < typename T >
"2cJ'n/L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qEd!g,Sx {
uFd.2,XNP return fn(pk(t));
5)=XzO0 }
Z4eu'.r-y~ template < typename T1, typename T2 >
[/.5{|&GSt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iUcDj: {
eBZ^YY<*g return fn(pk(t1, t2));
hdFIriE3 }
L2v
j)( } ;
d,"?tip/SX eK
}AVz}k & <{= 一目了然不是么?
YuO-a$BP 最后实现bind
JXR_klx g.CUo:c $`J'Y>` template < typename Func, typename aPicker >
L\@SX?j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E1,Sr?' {
.gPE Qc+D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#N`~.96 }
zP\n<L5 idL6 *%M 2个以上参数的bind可以同理实现。
~b}@*fq 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8FY.u{93 XqD/~_z; 十一. phoenix
}*+?1kv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'BE &l W {Vz.|
a[T for_each(v.begin(), v.end(),
.r~!d| (
.]_Ye.} do_
z6B(}(D [
J\iyc,M<M cout << _1 << " , "
mp2J|!Lx ]
-7_`6U2" .while_( -- _1),
2l43/aCq cout << var( " \n " )
UL0%oJ# )
]e0yC );
zh2gU@" R(dVE\u 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
tz(\|0WDQ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
w#v8a$tT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z
P\A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/|{Yot
e y=!"++T]B< p1B~:9y9X template < typename Cond, typename Actor >
]<z4p'F1% class do_while
k(n{$ {
&m=Xg(G~c Cond cd;
G\8ps~3T Actor act;
d/>owCwQ public :
Y)@mL~){ template < typename T >
b-}nv`9C struct result_1
oiP8~ {
VV/6~jy0 typedef int result_type;
y~)rZ-eSB } ;
qTK\'trgx] w_30g6tA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7I~Ww{ n-m+@jR z template < typename T >
@WIcH:_w- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{3=\x {
MB423{j do
w*.q t<rH) {
Yk',a$.S act(t);
>t2E034_ }
2ye^mJ17 while (cd(t));
5m,{?M` return 0 ;
)zK`*Fa
az }
neW_mu;~Z } ;
Tjo
K]] 7_r$zEP6 Kfnn; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Uf^zA/33 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。
Kg0Vbzvb 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。
C2GF
N1i 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。
I8r5u=PH 下面就是产生这个functor的类:
X#9}|rT56 HC,YmO:df" 1
h(oty2p template < typename Actor >
uWw4l"RK` class do_while_actor
uPk`9c52% {
+5pK[%k Actor act;
tqLn A public :
j?Ki<MD1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
XCU.tWR: k$</7IuH template < typename Cond >
ra\Moy picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~2xC.DF_N } ;
Pf
s _s6 *0ZL@Kw M/GQQG; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
olPV"<;+pO 最后,是那个do_
=w HU*mK 2XJn3wPi j&(2ze:=*$ class do_while_invoker
:5X1Tr=A {
8U!; public :
U~z`u&/ template < typename Actor >
'0g1v7Gx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
iq$edq[ {
|ubDudzp return do_while_actor < Actor > (act);
`{fqnNJE }
u9>zC QRO } do_;
*<*{gO?Q4 0'!v-`. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m#SDB6l
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hQ&S*f&=' 最后来说说怎么处理break和continue
M0`nr}g 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。
$3BCA)5: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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