一. 什么是Lambda
@
'N$5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s{V&vRr 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,
a|#pl! 1
XJZuv,T: M"u=)CT [KbLEMrPba class filler
NWQ7%~#k* {
~ b66
; public :
qLc&.O.= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)
LTV+? } ;
ko'V8r`V !M9mX%UQ w}t}Sh 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:
mqUDve( Fi\)ka\u |ITb1O`_P x2aG5@<3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-f1}N|hy ;X0uA? ;:ZD<'+N 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qQO*:_ezzk 99,=dzm D!Nc&|X^ MPyDG"B * 二. 战前分析
-eS r 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。
9f5~hBlo 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&7?f O:RN4/17 (b&Z\?" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W[]|Uu/% /* --------------------------------------------- */
,HmGp vector < int *> vp( 10 );
^^tTA^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3DB= Xh /* --------------------------------------------- */
)hoVB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W_Y56@7e /* --------------------------------------------- */
{_$['D^ az int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yfR0vp<& /* --------------------------------------------- */
KM"?l<x0Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
XpK
Y# /* --------------------------------------------- */
es.Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>TawJ"q-6R *8yC6|wL? qD=b+\F CWYOzqf 看了之后,我们可以思考一些问题:
B,Tv9(sv 1._1, _2是什么?
*-q&~ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
]W~M?1} 2._1 = 1是在做什么?
!bnnUCTb\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
H!6&'=c {k Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
tI#65ox# Sz')1< p:{L fQ 三. 动工
@KLX,1K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ncOl}\Q9 ;:J"- p
/7,@q?v `_ZbA#R, template < typename T >
t
U~q4$qqE class assignment
RF4B]Gqd
{
VsK8 :[Al T value;
_,UYbD\[J} public :
w-v8P`V assignment( const T & v) : value(v) {}
1 <lfo^B template < typename T2 >
d.B<1"MQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'}(Fj2P79 } ;
m6xbO M\IdQY-c ';D>Z?l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l^}5PHLd 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K>XZrt HL>l.IG? EUH9R8) _z.CV< class holder
s*i,Ph {
> #9
a&O public :
6!*zgA5M' template < typename T >
z{V#_( assignment < T > operator = ( const T & t) const
Iq6EoDoq {
$~
d6KFT return assignment < T > (t);
F%%mcmHD# }
wZ`{ i } ;
JlEfUg#* ;4v`FC> ,,)'YhG( 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
MD,BGO?C 9j5Z!Vsy static holder _1;
BI!E mA Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NPa4I7`A N"~P$B1X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r(n>N0:0Ls 而不用手动写一个函数对象。
v6=X]Ji{YA "(';UFa XZ8]se"C 6KN6SN$ 四. 问题分析
iP$>/ [I 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&Fk|"f+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X .K*</(g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/>>KCmc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RcO.1@2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[?2?7>D8 eU]I !pI< 五. 问题1:一致性
F)/4#[ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
N1vA>(2A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<5ULu(b&$ 7v.O Lp struct holder
j``Ku@/x0 {
~Q]::
//
9c{ ~$zJW template < typename T >
a^O>i#i T & operator ()( const T & r) const
^b= ; {
yRQNmR;Uy return (T & )r;
#}tdA(
- }
X1V~.kvt) } ;
hOdU% a785xSUV 这样的话assignment也必须相应改动:
Wm)Id_ !l6ht{ template < typename Left, typename Right >
Un5 AStG class assignment
@bnw$U`+ {
&{q'$oF Left l;
6IJ;od.\b$ Right r;
r.=.,R public :
eOZ~p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8N<mV^|} template < typename T2 >
$!\L6;: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.I^Y[_.G } ;
-Wre4^,v KWi|7z(L= 同时,holder的operator=也需要改动:
% S>6Q^B 'I r template < typename T >
(4rHy*6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rj1%IzaXU^ {
AF{@lDa1h return assignment < holder, T > ( * this , t);
RyWfoLc }
6_g6e2F {e., $'# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{?3i^Q=V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Vk76cV
D <v\x<ul6 return l(rhs) = r;
rQPO+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t+0/$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'68#7Hs. Ch~y;C&e+r template < typename Tp >
[V5,1dmkI class constant_t
yv)-QIC3 {
/7-FVqDx8 const Tp t;
'Q.5`o public :
0AhUH|] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k#p6QAhS template < typename T >
GQE7P() const Tp & operator ()( const T & r) const
q)YHhH\ {
1gLET.I: return t;
'BVI ^H4 }
m?;/H } ;
b%VZPKA; ZA'0q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3B$|B, 下面就可以修改holder的operator=了
v.g Ai6 =~21.p template < typename T >
+.m:-^9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
DKl\N~{F {
9h6siK(F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W{ZJ^QAq/ }
)E6E} ^Q!A4qOQ 同时也要修改assignment的operator()
&u(pBr8B 8Qkwg]X template < typename T2 >
O}6*9Xy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0rAuK7 现在代码看起来就很一致了。
Jl$
X3wE z07:E>D] 六. 问题2:链式操作
?U2 'L2y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ir5E*op7D 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。
SzUH6|=.R= 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。
xp]9Z]J1l 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。
=^)$my\C: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`t
g=__D aZo>3z; template < typename T >
QS-X_ struct result_1
/In=u6D O {
DYgz;Y/%l typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>;fn,9w } ;
4-C'2? G
P '- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
m;>:mwU RiIafiaD template < typename T >
>#Bu [nD% struct ref
zN\C {
KJt6d`ZN typedef T & reference;
(:}}p}u } ;
xb&,9Lxd| template < typename T >
: T qeVf struct ref < T &>
X*&Thmee {
FbW$H]C$ typedef T & reference;
;i?R+T } ;
iD>H{1 h NpS =_QeNw 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IPt
!gSp z|$9%uz" template < typename T >
FY/F}C,o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U8<C4 {
s/P+?8'9 return l(t) = r(t);
cSmy
M~[ }
iaRCV6cl 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。
"Sw raq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=L{-Hu/j ?&VKZSo
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
9N6 \Ou~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
LFvZ 7M\\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9)4_@rf% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
jQ-2SA O 最后的布局是:
+Y>oNX1KN Add
]y"=/Nu-Ja / \
.P ??N Divide 5
8,&Y\b`.. / \
bb-u'"5^] _1 3
O! _d5r&, 似乎一切都解决了?不。
KNOVb=#f_ 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。
2M+*VO 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。
va0}?fy.O% 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:
cV4Y=
& Fn{Pmo*rs template < typename Right >
+HG*T[%/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P4 #j;k4P Right & rt) const
KD--w(4 {
`A8ErfA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sR)jZpmC( }
iMQ0Sq-%1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(N`GvB7; 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。
4Ujy_E?^ 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。
ej\Sc7. 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。
@eq.&{& 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。
&+yoPF 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?
;ssI8\LG 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:
y8}
/e@& J_9[xmM template < class Action >
XcL%0%` class picker : public Action
mo&9=TaG {
`^h:}V public :
q*cEosi'F? picker( const Action & act) : Action(act) {}
r^ABu_u(`I // all the operator overloaded
0:B%,nUM } ;
wGxH sFsf~| 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。
D/hq~- g 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:
2W#^^4^+ SnM^T(gtS3 template < typename Right >
@7{.err! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,
YlS {
aDu[iaZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n98sY+$-z }
~Bi%8G YWL7.Y>%5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8i)9ho< 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。
z|\n^ZK= #er% q: template < typename T > struct picker_maker
^1_CS* {
[\&2& typedef picker < constant_t < T > > result;
lR]FQnZ } ;
@|e
we.r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kU.@HJ[@j {
=T1Xfib typedef picker < T > result;
,T;D33XV } ;
zMd><UQP{ %Hhk
6tR, 下面总的结构就有了:
Ty7)j]b"zl 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。
,qNbo
11 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。
</aQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"F4 3q8 P 至此链式操作完美实现。
s d = bw m)Wq*&,o Jm"W+! E 七. 问题3
Hx!eCTO:* 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。
N7YCg <2~DI0pp( template < typename T1, typename T2 >
. i^@v<+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>7~,w1t {
ngI+afo
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"<^n@=g'q }
X-J85b_e JVr8O`>T 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:
14*6+~38m& =&(e* u_ template < typename T1, typename T2 >
1/K1e$r struct result_2
2<:dA >1 {
!YZKa- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z'Pe%}3 } ;
#rNc+ UT[{NltH 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?
$xcZ{C 这个差事就留给了holder自己。
{L [ {JF"PAS7 'yV*eG?^& template < int Order >
34nfL: y class holder;
5fYWuc9}z template <>
}w-M. class holder < 1 >
R~fk/T? {
YHMJ5IM@. public :
B]6Lbp"oo template < typename T >
# s7e/GdKb struct result_1
xvomn`X1 {
p1(" typedef T & result;
AWssDbh/[ } ;
i
^2A:6}? template < typename T1, typename T2 >
AlkHf]oB struct result_2
N">#fYix {
o$V0(1N typedef T1 & result;
'f.k'2T } ;
WWo"De@ template < typename T >
?<Lm58p8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]E'?#z.t {
!nlr!+(fV return (T & )r;
L
4Z+8* }
N
Z,} v3 template < typename T1, typename T2 >
PN:`SWP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.k
+>T*c{ {
radP%W-U return (T1 & )r1;
UBk:B }
R0LWuE%eD } ;
1&<o3)L: axq~56"7E template <>
MUGoW;}v) class holder < 2 >
RDjw|V {
pZ3sp! public :
T<NOLfk66 template < typename T >
#f/4%|t: struct result_1
99CK [G {
sLXM$SMBh typedef T & result;
y`
'#gH } ;
rK`^A template < typename T1, typename T2 >
*<6dB#'
J struct result_2
0CK {
[Q J typedef T2 & result;
zufsmY4P } ;
h.KgHMV` template < typename T >
y,6kL2DM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*[*q#b$j {
tE <?L return (T & )r;
Ei\>gXTH1- }
l&:8 'k+%= template < typename T1, typename T2 >
c_?^:xs:d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;[[6[i {
#8ltV` return (T2 & )r2;
jZ:/d!$S }
11kyrv } ;
jb{9W7;RL *'aouS/?<6 dU2; 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
)N607 Fa- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5MKM;6cA&p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2oRwDg&7| z!18Jh return l(i, j) = r(i, j);
aDxNAfP
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AXSip YRr,{[e return ( int & )i;
'mTY56Yq return ( int & )j;
\ym^~ Q| 最后执行i = j;
-.ZP<,?@F 可见,参数被正确的选择了。
\i@R5v=zL .:B>xg~2 );6f8H@G ?%Tx%
dB MPy><J 八. 中期总结
D6+3f#k6 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
"5O>egt 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
CR%h$+dzy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$Bl51VjN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
UnYb}rF#% O>a1S*mxP ccPWfy_ jm@M"b'{ |yzv o"3 Il(o[Q>jJ3 九. 简化
xpo^\E?2 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
#62ThH~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
hsS&|7Pt 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
b6sf1E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&}7R\co3 +-*/&|^等
JtxVF!v 2. 返回引用。
EzjK{v"> =,各种复合赋值等
'@h 3. 返回固定类型。
jw{B8<@s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
->.9[|lIg 4. 原样返回。
",Vx.LV operator,
RWo7_X O 5. 返回解引用的类型。
wvxz:~M operator*(单目)
9p3~WA/M@ 6. 返回地址。
g1"ZpD operator&(单目)
zwJ&K;"y( 7. 下表访问返回类型。
J'7;+.s( operator[]
GEh( pJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
VKX|0~ operator<<和operator>>
x=Oy 6" D1 v0`od' OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
-PGxG 8S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S-Vj$asv! /F~/&p1<\k template < typename Left >
$@71 w~y struct value_return
QRBx}!:NZ# {
vt* template < typename T >
~ss6yQ$ struct result_1
g52)/HM {
JJSE@$",\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C58o="L3S } ;
j>:N0:
ujmIS~" template < typename T1, typename T2 >
j|K;Yi struct result_2
r<!nU&FPD: {
kh2TDxa& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aGi`(|shW } ;
?Z?(ky! } ;
{ AYW
C6Y RtHai[j ~M} K]Li 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
K[OOI~"C nQ+5jGP1 下面我们来剥离functor中的operator()
#Pf<2S
首先operator里面的代码全是下面的形式:
JJ_Z{ Z@&%"nO return l(t) op r(t)
F!)[H["_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!3k-' ),z& return op l(t)
H{=G\N{ return op l(t1, t2)
v^t7)nx^ return l(t) op
8zj&e8&v return l(t1, t2) op
qmFbq<& return l(t)[r(t)]
Z.Z;p/4F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
GU2TQx{V |/n7(!7$[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:
\X%FM"r 单目: return f(l(t), r(t));
*9kg\# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
iz`>'wpC 双目: return f(l(t));
:" !Z9l\@ return f(l(t1, t2));
YF-E1`+?< 下面就是f的实现,以operator/为例
Er~KX3vF HB5-B XBU struct meta_divide
^IuhHP {
!s1<)%Jt template < typename T1, typename T2 >
ZZo<0kDk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f*Q9u >1p {
!JrKTB% return t1 / t2;
a<r,LE }
a_5s'Dh } ;
87l*Y|osP A~a 3bCX+" 这个工作可以让宏来做:
U.t][#<3 CV"}(1T #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Tt~[hC
h template < typename T1, typename T2 > \
bs~P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7JQ4*RM 以后可以直接用
|LQ%sV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{*GBUv5 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
_h}(jEd! (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。。。)
Bt@?l]Y PL$XXj>|: /K&9c
!]$C 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
O5p$
A@ ~s HdOMw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Sj(>G; class unary_op : public Rettype
vJ'22)n {
-kLBq:M Left l;
h092S |iY public :
TCyev[( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o<!H/PN :h34mNU template < typename T >
v {HF}L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CS~onf<xz {
n8;L_43U return FuncType::execute(l(t));
m-Jy
4f# }
`Ze$Bd\ 0$Rn|yqf% template < typename T1, typename T2 >
dNt^lx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fik;hB {
"0;WYw? return FuncType::execute(l(t1, t2));
7:vl -ZW }
X(BxC<!D. } ;
61kSCu BI)C\D3[ C;JW\J~W 同样还可以申明一个binary_op
!% W5@tN oz=ULPZ%
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O8\f]!O( class binary_op : public Rettype
:~"myn, {
d"-I^|[OM Left l;
Ff/Ap&0+ Right r;
Posz|u<x public :
]m 3cm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+0%r@hTv&> 56s%Qlgx template < typename T >
)JTQZ,f3] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZJ2
MbV.6 {
(n B[aM return FuncType::execute(l(t), r(t));
5Q8 H8!^
}
y-.{){uaD \v-I<":: template < typename T1, typename T2 >
[nV BnB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sv%E5@ {
5<PNl~0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
lJFy(^KQG, }
)m
=xf1 } ;
y$-@|M$GG ?eX$Wc{ AeEdqX) 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
71[?AmxV 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
JGvhw,g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Jb*QlsGd 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。
nm<VcCc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
AzJ;EtR 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。。。
V^Z5i]zT 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rM= :{ 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)
|X>'W"Mn 下面是修改过的unary_op
$<)]~**K
hq{{XQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
zL+t&P[\ class unary_op
8=Oym~ {
n^{h@u Left l;
/YZMP'v fNAW4I I} public :
$[`rY D/. %D#&RS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<v -YMk@ y(g]:# template < typename T >
Hm'fK$y( struct result_1
4s:M}=]N {
yN`hW&K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n7;jME/! } ;
V0>[bzI D['J4B template < typename T1, typename T2 >
@R`6jS_gK struct result_2
z0+JMZ/ {
g9^\QYh! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lFtEQ '} } ;
^(+q1O' cOdRb=?9 template < typename T1, typename T2 >
b1#C,UWK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K!9K^ h {
&Cj~D$kDEu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P,m+^, }
5L2j,] o>(<:^x9 template < typename T >
Hl%Og$q3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dDl+ {
*V:U\G return OpClass::execute(lt(t));
4t =Kt }
6|q"lS*$S N{g7 } ;
,sc#l<v WG A&Lr d m"R0> 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
;0kAm
Vy 好啦,现在才真正完美了。
V*s\ ~h) 现在在picker里面就可以这么添加了:
nHbi{,3 +pT;;
9 template < typename Right >
Jxe 5y3*
( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#y#TEw, {
T2]8w1l&K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.?g=mh79( }
ku*k+4rz 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
qk'&:A Y1r'\@L w ~28{BY
[>GblL ]aMDx>OE 十. bind
Jgr;'U$ 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。
feB ?
先来分析一下一段例子
P]^8Enp |*J;X<Vm GjW(&p$& int foo( int x, int y) { return x - y;}
<`Fl Igo bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-eV*I>G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,^mEi 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
y~]D402Cx 我们来写个简单的。
zFFYl7] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*^] 对于函数对象类的版本:
~2hzyEh Q`J U[nY template < typename Func >
W?E01"p struct functor_trait
y=\&z&3$ {
KQ9w>!N[ typedef typename Func::result_type result_type;
rC|nE=i } ;
AFsieJ 对于无参数函数的版本:
6@#=z +|S)Mm8- template < typename Ret >
BR@gJ(2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
LC=M{\ {
K%%Ow typedef Ret result_type;
3`SH-"{j% } ;
%jj-\Gz! 对于单参数函数的版本:
)ZLj2H < *$VeR(QN template < typename Ret, typename V1 >
'.pGkXyQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]5*H/8Ke7 {
-ys/I,}< typedef Ret result_type;
dMjQV& } ;
t4;gY298 对于双参数函数的版本:
={o4lFe3v( {c?{M.R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]S?G]/k} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F3!6}u\F {
&-NGVPk81` typedef Ret result_type;
ZI$P Qz2i } ;
R=R]0 等等。。。
U"@p3$2QW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
En-=z`j
G Y=sv
template < typename Func >
F\;l) struct func_return
T<nK/lp1t {
M^l%*QF[,q template < typename T >
ueW/i struct result_1
e]!`94f {
s]=XAm"4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ixM#|Yq } ;
7w5l[a/ /P[u vO template < typename T1, typename T2 >
+ rN# struct result_2
\C;Yn6PK0 {
L*Ffic typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*}HDq(/>w } ;
F@t\D? } ;
B[w.8e5 h
}&dvd WQw11uMt@q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
r#ADxqkaV qS}{O0 template < typename Func, typename aPicker >
Yqu/_6wLx class binder_1
(NnE\2 {
hP[/xe Func fn;
x5rm
2C aPicker pk;
fK@UlMC]7 public :
2WKIO|' ^N ;TCn template < typename T >
'R$/Qt;uA struct result_1
5A %TpJ {
k+@ :+RL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b4KNIP7E } ;
0lqh;/ l'!_km0{d template < typename T1, typename T2 >
%dmQmO, struct result_2
I L&PN`# {
u[wDOw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZZxt90YR'5 } ;
gHL:XW^ HuA4eJ(2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N1:)Z`r :=quCzG template < typename T >
w1F)R^tU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:W-xsw {
$RRh}w\0^ return fn(pk(t));
vl s+E o] }
b\NY!)B template < typename T1, typename T2 >
bWCtRli} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#'#@H {
*gwo.s return fn(pk(t1, t2));
X"f] }
vvG*DGL)qL } ;
Kx;l a $G/p[JG6- {>ghX_m| 一目了然不是么?
FV OPC:}bj 最后实现bind
aNICSxDN \H PB{
; sA"B/C|(g template < typename Func, typename aPicker >
\<}e?Yx% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@9]TjZd {
-Y"2c,~pH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gazX2P[D }
_>t6]?* ob)c0Pz 2个以上参数的bind可以同理实现。
eY:jVYG( 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
&]KA%Db2 ~^3U@(: 十一. phoenix
BQgK<_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M;.:YkrUH 7Sycy#D for_each(v.begin(), v.end(),
p{0rHu[ (
"GxQ9=Z do_
N40DL_- [
9~r8$,e cout << _1 << " , "
``h*A ]
\gir .while_( -- _1),
Jjx1`S*i cout << var( " \n " )
>IS BK[=H )
)RT:u)N );
-{*QjP;K UQT=URS 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:
Og2w]B[
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
B1U7z1< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.T~Oc'wGo 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$C{-gx+: ]PH'G>x a0wpsl
iF template < typename Cond, typename Actor >
vWYU'_= class do_while
^{O1+7d[. {
EBUCG"e Cond cd;
FbD9G6h5 Actor act;
lxLEYDGFS public :
R{Me~L? template < typename T >
ML1/1GK*i+ struct result_1
R8,
g^N {
5.U|CL typedef int result_type;
0*/[z~Z-1 } ;
7nawnS OJ#
d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1|7tq )3!z2f: e template < typename T >
b5%T)hn= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q,>]f@m {
{@X)=.Zf do
_s0;mvz' {
X_wPuU% act(t);
6oR5q 4 }
p<(b^{EX while (cd(t));
JjH141 n%D return 0 ;
&UX:KW`= }
\2 `|eo } ;
gCI{g.[I! h}GzQry1 Up1e4mNL 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/V>yF&p
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pJ@D}2u( 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
AUm5$;o,/ 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。
y?xFF9W@H 下面就是产生这个functor的类:
Zx%6pZ(. e:;u_be~ r)f+j@KF template < typename Actor >
Wtj*Z.=: class do_while_actor
TDW\n {
v6'k`HnK Actor act;
@VKN6yHH public :
B d?{ldg do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZcrFzi 3m/XT"D template < typename Cond >
/,^AG2]( f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
k :`yxxYIh } ;
.QM>^(o$Z S,qEKWyLd &^K,"a{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t`"pn<
最后,是那个do_
qbD[<T IFW"SfdZk :sJQ r._L class do_while_invoker
$36.*s m {
P^m&oH5]EG public :
_G^Cc}X template < typename Actor >
M_f.e!? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h9l 6AnbJ {
[|APMMYK1 return do_while_actor < Actor > (act);
\) g?mj^ }
cFloaCz } do_;
9<1dps=c q3/ 0xN+? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HV8=b"D" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
AP/#?
最后来说说怎么处理break和continue
PI$K+}E 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。
~y8KQ-1n" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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