一. 什么是Lambda
T~4N+fK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!?!C'-ps 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,
.@ F]Pht {Ui=b+ eq4C+&O& Wwujh2g"0| class filler
>znRyQ~bM {
-E4XIn public :
Sa1l=^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
iyta;dw9 } ;
>>{FzR %9oYw9H! O1'm@
q) 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:
2lVHZ\G "Wo,'8{v NnT g3:. i0jBZW"_1$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Bi,;lR5
GH1"xR4! [`RX*OH2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\QE)m<GUe ^=
0m-/ ]X Z-o>+, %zk$}}ti. 二. 战前分析
Y!J>U 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。
7R!5,Js+ 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
??60,m:] ={>Lrig:l $37
g]ZD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%ru;;h /* --------------------------------------------- */
,\2:/>2 vector < int *> vp( 10 );
E.|-?xQ6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
YH&bD16c3 /* --------------------------------------------- */
9o*,P,j'} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6(d }W2GP /* --------------------------------------------- */
,Uhb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>9e(.6&2XZ /* --------------------------------------------- */
G6@M&u5RT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=L;] ;i /* --------------------------------------------- */
I`KQ|h0% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w }^ I ?`zXLY9q7 } :=Tm]S `K~AhlJUQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
\.YS%"Vz 1._1, _2是什么?
)WT>@ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
%1}K""/ 2._1 = 1是在做什么?
D(-yjY8aG 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4SPy28<f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
l7# yZ*<v 6`vC1PK^ !$N<ds. 三. 动工
EnOU?D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ib{-A& N_:qRpp6i _=CZR7:O !aO` AC=5u template < typename T >
^WBuMCe class assignment
Z87_ #5 {
5p.rwNE T value;
7qTE('zt public :
"BX! assignment( const T & v) : value(v) {}
EdZ\1'&/9 template < typename T2 >
gUyR_5q)8l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!,V{zTR } ;
5waKI?4F "HE^v_p \+aC"#+0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5onm]V] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2^i(gaXUQ P ;IrBq6|o y
WV#Up AL>$HB$ class holder
Jgnhn>dHe {
o sKKt?^? public :
a!O0,y template < typename T >
Q0EiEX) assignment < T > operator = ( const T & t) const
~ vqa7~}m {
R<OI1,..r return assignment < T > (t);
sc,Xw:YO }
o=0]el^A } ;
W`c'=c M Y|w yX~v-N!X 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:
s%<eD [l,Ei? static holder _1;
3}e%[AKh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^o7;c [E` M)SEn/T- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w^t/9Nasi 而不用手动写一个函数对象。
:9k Ty: fW?o@vlO N<~ku<nAU O{#=d 四. 问题分析
F_CYYGZ 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。
72'5%*1 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。
pR~U`r5z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8<Hf"M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5LOo8xN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,cNLkoN P#AW\d^"B 五. 问题1:一致性
t. ;LnrY 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?|
thhwN
A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-\C!I i-6Z"b{ struct holder
~c\e'≻ {
RsYU59_Y //
t<#h$}=:Vt template < typename T >
b9!FC$^J T & operator ()( const T & r) const
6Oy$gW) {
)rC6*eR return (T & )r;
r(P(Rj2~ }
lv04g} W } ;
soQ1X@"0 >rf'-X4n 这样的话assignment也必须相应改动:
|j,"Pl}il^ 5k.oW= template < typename Left, typename Right >
~;N^g4s class assignment
>Z5gSs0 {
:\|SQKD Left l;
9E6_]8rl Right r;
,k;^G><
= public :
[EKQR>s) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"yS _s template < typename T2 >
P}4QQw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.4E&/w+ } ;
.nVa[B|. nR-YrR*k 同时,holder的operator=也需要改动:
-X"p:=;j }R{ts template < typename T >
\pVXimam assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r4SXE\
G {
#~
)IJ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Eqj_m|@ }
j-lfMEa$o %4gg@Z9 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。
;'cN<x)%| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
VcXq?f>\ ()6wvu} return l(rhs) = r;
M
r5v< 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。
&__es{;P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
r/u A.Aou^ y#3j`. $3p template < typename Tp >
GU( _ class constant_t
`)_dS&_\ {
r2,.abo const Tp t;
*=V~YF:Qb public :
bAx-"Lu constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>LOjV0K/
template < typename T >
Y!nJg1 const Tp & operator ()( const T & r) const
']2E {V {
mjW8Q\D return t;
aWR}R>E }
(KDD e}f } ;
J1C3&t}
gaZu;t2u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-;^j:L{ 下面就可以修改holder的operator=了
)-a'{W/t &E.^jR~* template < typename T >
n(;|q&3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tFp Ygff< {
s~5[![1
K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x-^`~p }
z=q3Zo iO|se:LY< 同时也要修改assignment的operator()
iOW#>66d 5kCUaPu template < typename T2 >
v|dBSX9k0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6WXRP;!Q 现在代码看起来就很一致了。
CxwoBuG=? `erV$( M 六. 问题2:链式操作
/`wvxKX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PHZ0P7 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。
@~^5l 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。
J IUx 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。
JB<Sl4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
um!J]N^ Rh_np template < typename T >
ChGYTn`X struct result_1
au:
fw {
/_I]H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
UQ?XqgUM } ;
Ya3C#= (k5We!4[1 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:
0i!uUF D1zBsi94D template < typename T >
p@xf^[50k struct ref
_m5uDF?[ {
4T|b
Cs?e typedef T & reference;
QdF5Cwf4 } ;
Q(wx nm template < typename T >
VVac: struct ref < T &>
PgtJ3oq[} {
gQ Fjr_IS# typedef T & reference;
7%Gwc?[x } ;
J??-j g
jDh?I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1OCeN%4]Qk o<BOYrS template < typename T >
?!A7rb/tj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
YIoQL}pX {
GpY"fc% return l(t) = r(t);
w$zu~/qV2 }
3x{t( 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。
oM2l-[- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Wh+{mvu# I&}L*Z?` 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
e!N:,`R
5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BTGvN% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$q6BP'7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.}t~'*D 最后的布局是:
LlX{#R Add
}vxw*8d? / \
vQosPS_2L Divide 5
G&D7a/G\ / \
@XLy7_} _1 3
*scVJ 似乎一切都解决了?不。
Aw$x;3y 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。
Uzz'.K(Mv| 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。
be]bZ
1f 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:
I4/8 _)b^ +T|JK7 template < typename Right >
mHV%I@`Y6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R;s?$;I Right & rt) const
Ixb=L(V {
Zn&,
t &z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sj]T
}
fkuLj%R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)j9SGLo XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
d4u}) 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
wQqb`l7+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|L%Z,:yO 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
t[ubn+ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
B:5Rr}eY+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
{P*pkc [B+yyBtx template < class Action >
{G U&a class picker : public Action
10)jsA {
tjIl-IQ public :
veMH picker( const Action & act) : Action(act) {}
u[@l~gwL // all the operator overloaded
+]*zlE\N` } ;
S=5<^o^h3 F<n3 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
p`b"-[93 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
8$")%_1] hBS.a6u1'd template < typename Right >
sF|5XjQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z_F-T=_ {
(KFCs^x7wG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6N!Q:x^4(T }
)Q1"\\2j0 l n{e1':$" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I9/W;#
*~ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
1,6}_MA lpQSup template < typename T > struct picker_maker
p2ogn}` {
K~AR*1??[ typedef picker < constant_t < T > > result;
FG%X~L<d,) } ;
LgKaPg$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q1z"-~i)E {
Jy)KqdkX+ typedef picker < T > result;
wLi4G@jJ } ;
Y'1S`. kW*f.! 下面总的结构就有了:
b<a4'M 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。
G'oG</A 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。
qAAX;N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\DYWy*pe 至此链式操作完美实现。
+b.g$CRr 5 xppKt 9f2UgNqe9 七. 问题3
nH`Q#ZFz]? 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
[Yo,*,y31 /.3}aj;6 template < typename T1, typename T2 >
ZX>AE3wk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kddZZA3` {
x,rlrxI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
eIz<)-7: }
,5|&A G`n_YH084 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Q?nN!eT ]Bcp;D template < typename T1, typename T2 >
spdvZU=} struct result_2
I$<<(VWH {
H7d/X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4? ICy/,U- } ;
%e-7ubW ^5H >pat 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?
"Q!(52_@J 这个差事就留给了holder自己。
$"FQj4%d ;%<,IdhN 6kNrYom template < int Order >
!9[>L@#G class holder;
_I)U%?V+ template <>
{4G%:09~J class holder < 1 >
=h0,?]z {
<~6h|F8 public :
cl]Mi
"3_ template < typename T >
5_- (<B struct result_1
v*r7Zz6l {
ToJ$A`_!` typedef T & result;
z.kvX+7' } ;
h-G)o[MA template < typename T1, typename T2 >
.@(6 Y<dN struct result_2
F({HP)9b {
mS^tX i5hg typedef T1 & result;
pi
Z[Y
5OE } ;
cki81bOT template < typename T >
^G4Py<s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P{wF"vf {
d/BM&r return (T & )r;
yf[~Yl>Ogw }
'eLqlu|T template < typename T1, typename T2 >
F
P* lQRA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+89*)pk {
ujlY!-GM return (T1 & )r1;
\/: {)T~ }
\.-}adKg } ;
-I&m:A$4* )iYxt:(, template <>
]j`c]2EuP class holder < 2 >
v^#~98g] {
M luVx' public :
^Wt* template < typename T >
n/+.s(7c struct result_1
}+C2I {
KY51rw. typedef T & result;
xa <UM5eI } ;
uI1q>[ template < typename T1, typename T2 >
"|q qUKJZ struct result_2
Zc
W:6po> {
!,6c ~ w typedef T2 & result;
FB{KH . } ;
Jl#%uU/sx template < typename T >
ll`>FcQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8W,Jh8N6 {
,*7 (%k^` return (T & )r;
EfCx`3~EX }
A
Q'J9 template < typename T1, typename T2 >
{<R2UI5m5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L"o>wYx {
Z
-W(l< return (T2 & )r2;
P)Rh=U }
<vONmE a } ;
+trC,D NbgK@eV}+{ -*
WXMzr 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
0K`#>}W#X 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
]yK7PH-{L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
OY;*zk gMWjk7 return l(i, j) = r(i, j);
"4riSxEyF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`*_mP<Ag PIu1+k.r? return ( int & )i;
VUPXO return ( int & )j;
a
yCY~=i 最后执行i = j;
Y2n!>[[. 可见,参数被正确的选择了。
|iE50, 5,_u/5Y4 IsZHelg . 1KhBgy^K d1AioQ9 八. 中期总结
iOU6V 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&PYK8}pBk3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NG "C&v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
r'^Hg/Jzt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G,o6292hj K{|p~B 2R;}y7{ +
+M$#Er& 'ig&$fz b #_6I w`0 九. 简化
Q=AavKn# 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。
$Tu61zq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F`gi_;c 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:
*=]&&< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%E#s\B,w +-*/&|^等
_ba>19csq% 2. 返回引用。
#gz
M| =,各种复合赋值等
7"sD5N/>uh 3. 返回固定类型。
q8/MMKCbX 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t&H?\)!4 4. 原样返回。
5ymk\Lw operator,
l_o@miG/ 5. 返回解引用的类型。
}+.}J operator*(单目)
tnH2sHby 6. 返回地址。
+x0!*3q operator&(单目)
(7*%K&x 7. 下表访问返回类型。
, w{e operator[]
>,F bX8Zz 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&dM.
d! operator<<和operator>>
0AZ")<^~7 ZCmgs4W! 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。
lR )67a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.E`\MtA |bTPtrT8 template < typename Left >
G`cHCP_n struct value_return
ZrPbl"`7 {
j[`j9mM8 template < typename T >
n^Hm;BiE# struct result_1
NQBpX {
XGYbnZ~
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
RL!Oi|8 } ;
9s\A\$("l }>>1<P<8- template < typename T1, typename T2 >
#|L8tuWW struct result_2
+R3k-' > {
39:bzUIF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?9e_gV{&; } ;
[@VP?74 } ;
*/sS`/Lx ojcA<60
' 8aK)#tNWN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dP3CG8w5 i3tg6o4C 下面我们来剥离functor中的operator()
GeyvId03H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aI P EMY/~bQW return l(t) op r(t)
l4F%VR4KT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2BQ
j return op l(t)
zQcL|(N return op l(t1, t2)
r)y=lAyF> return l(t) op
aS{|uE] return l(t1, t2) op
l3Xfc2~ 2 return l(t)[r(t)]
Sc\*W0m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u(@$a4z g%sluT[# 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:
k.uH~S _ 单目: return f(l(t), r(t));
SF7\<'4\N return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3O,+=?VK 双目: return f(l(t));
dq(uVW^&ae return f(l(t1, t2));
azCf 下面就是f的实现,以operator/为例
;&9)I8Us "|EM;o struct meta_divide
$Q &lSVQ {
K'L^;z6 template < typename T1, typename T2 >
r+A{JHnN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Vc 1\i {
00(on28b return t1 / t2;
;D3C>7y }
e|)hG8FlF } ;
CyJEY- 95ZyP! 这个工作可以让宏来做:
ni.cTOSx CS2Bo #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
( /=f6^} template < typename T1, typename T2 > \
MLXN Zd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c/D+|X* 以后可以直接用
{j9{n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,k24w7K%d 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
V3&RJ k=b (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
]] !VK ). <-X^@ qraSRK5 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
:*I#n Y\D!/T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
n`#tKwWHYx class unary_op : public Rettype
H=<S 9M {
'=39+*6? Left l;
I@T8Iv= public :
Z_$%. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C^O
VB- tI`Q /a5@ template < typename T >
BBaQ}{F8>2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
APvDP? {
FtpK)9/4 return FuncType::execute(l(t));
I4'5P}1yp }
J=\HO8E6> 5&QJ7B,! template < typename T1, typename T2 >
pV9IHs} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&q3"g*q {
FEW14U'O return FuncType::execute(l(t1, t2));
VrHv)lUr }
,kiv>{ } ;
x6Bu F_. 3-[q4R lNz7u:U3 同样还可以申明一个binary_op
_tiujP :y+2*lV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*F+KqZ.2 class binary_op : public Rettype
g,Lq)'N;O {
P2NQHX
Left l;
^|/TC!v]M Right r;
A#K14Ayr public :
VQ(j pns5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gT3_RUF };mA^xO]j template < typename T >
p#&h=,W} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y0Fb_"} {
&:;:"{t}Do return FuncType::execute(l(t), r(t));
~FZ&.<s
}
h:W;^\J:- riUwBiVa?2 template < typename T1, typename T2 >
>W%EmnLK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A}BVep@D {
]%hn`ZJ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
s6H]J{1F }
RM]\+BK } ;
:{PJI, r(6Y*< GOj-)i/_ 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
x/NfZ5e0X 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
O(#)m>A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&T+atL `N 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。
:yL] ;J 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ed]=\Key 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。。。
i@C].X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]}Mj)J" 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)
p09HL%~R 下面是修改过的unary_op
`n.5f[wC ~d
o9;8v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V39g,=`b% class unary_op
61Bwb]\f/| {
}d[ kxo Left l;
bbtGXfI+SB 18)'c?^. public :
)#EGTRdo g%ndvdb m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yd^{tQi k|v3.< - template < typename T >
j?A/# struct result_1
&D>G8 {
Nu0C;B66 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"$~':) V" } ;
N"pc,Q\xU H~oail{EQ template < typename T1, typename T2 >
xj<Rp|7& struct result_2
Um} {
.\\DKh% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_mzW'~9wN } ;
O#n8=B4 ^7>3a/ template < typename T1, typename T2 >
[8.c8-lZ^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fsmN)_T {
\6S7T$$ 1m return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&X`C%h }
a_[Eh fE \(J8#V template < typename T >
sW Qfr$^A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`uq8G {
A;G;^s return OpClass::execute(lt(t));
j>*S5y.{ }
=4vy@7/ 8&;UO{ } ;
_ ?TN; a[v0%W ]u wJg1Y0nh 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~{*7"o/ 好啦,现在才真正完美了。
O ~(pg 现在在picker里面就可以这么添加了:
'WMh8) g6W)4cC8a template < typename Right >
2{M^,=^> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A]y`7jJ {
\Lq h j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
".f ;+wH }
yxonRV$& 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。
B6=ebM`q > pgX^ @(l^]9(V\ h-g+g#* 7t3X)Ah 十. bind
~)*,S^k(C. 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。
.\K_@M 先来分析一下一段例子
cD@(/$wt r}Ohkr T}
`x- int foo( int x, int y) { return x - y;}
/TE_W@?^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w^(<N7B3T bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2C2fGYu 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
|yvQ[U~PQ 我们来写个简单的。
(VS5V31" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&9/O!3p) 对于函数对象类的版本:
#1J &7F1 :#2Bw]z&z template < typename Func >
YX%[ipgB struct functor_trait
832v"kCD {
85lCj-cs typedef typename Func::result_type result_type;
KgV3j]d } ;
=5aDM\L$& 对于无参数函数的版本:
V=)_yIS ckV`OaRw4 template < typename Ret >
/`9sPR6e struct functor_trait < Ret ( * )() >
QFfK0X8cC {
KuWWUjCE typedef Ret result_type;
#btLa\HJ } ;
EJ@?h(O 对于单参数函数的版本:
h1:aKm! uB |Ss template < typename Ret, typename V1 >
m_hN*v
Py struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$`APHjijN {
d#6`&MR typedef Ret result_type;
Xf0M:\w=M } ;
jQk*8 对于双参数函数的版本:
pqUCqo!m\ `J]fcE%T0R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a-y+@#;2_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
33jovK2 {
>Wh}f3C typedef Ret result_type;
"mX\&%i6\p } ;
~SQ?BoCI[ 等等。。。
N03G>fZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
R,)}>X|< ?/TSi0R template < typename Func >
rJFc({ 0
struct func_return
qNI,
62 {
)q0. 0<f template < typename T >
M@h|bN struct result_1
CQwL|$)]Y {
G,TM-l_uw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qe #P?[ } ;
qs|mj}? .7zK@6i template < typename T1, typename T2 >
|M8WyW struct result_2
A"`foI$0 {
%cCs?ic typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w0|gG+x jS } ;
79nG|Yj|\ } ;
~UyV< }YjX3|8zL= y[>;]R7' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XEC(P Av?2< template < typename Func, typename aPicker >
\2nUa
; class binder_1
)Y]{HQd {
!(qsD+ Func fn;
t^`O{m< aPicker pk;
DKfE.p) public :
wx\v:A Z?pnj8h-& template < typename T >
7uT:b!^f[ struct result_1
aUxGzMZ {
Kh(ZU^{n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.U"8mP=& } ;
tyfTU5"x 1mfs4 template < typename T1, typename T2 >
{*[\'!d--. struct result_2
994`ua+ {
%Rz&lh/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~ns7O } ;
T(AVlI6 S5KEXnjm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hj ]BtbWKJBqe template < typename T >
z>jUR,!GT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
53c 0
E {
?|WoIV. return fn(pk(t));
!iH-#B- }
4&xZ]QC)O5 template < typename T1, typename T2 >
DVah typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XQ%? {
4
SHU return fn(pk(t1, t2));
Rop'e 8Q }
ZIPl7tTw } ;
_
):d`O e [vMvV4, RaWG w 一目了然不是么?
lrWV#`6!+ 最后实现bind
@mE)|.f <c)+Fno[E_ rEHk w
' template < typename Func, typename aPicker >
fbWFLSm; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
L f"i
! {
xY+VyOUs return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XW -2~?$ }
X/z6"*(|/ s7g(3<( 2个以上参数的bind可以同理实现。
/CuXa%Ci^ 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。
p/JL9@:' =8r 0 (c 十一. phoenix
%ObLWH' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
AS E91T~ >ELlnE8 for_each(v.begin(), v.end(),
}"|"Q7H (
e{X6i^%
m_ do_
Dfps
gY)/? [
YY&l?*M< cout << _1 << " , "
|}{B1A ]
Ubh{!Y .while_( -- _1),
1QcT$8HA cout << var( " \n " )
gXonF' )
R)F;py8)I );
>w-;Z>3Q@ '" X_B0k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
!(n4|Wd 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
V[}4L|ad operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>N;F8v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ypeiy`. U~}
U\_ HDda@Jy template < typename Cond, typename Actor >
{fha`i class do_while
[zL7Q^~ {
6ZKsz5:= Cond cd;
JJltPGT~Oa Actor act;
:(a]V"(&Eq public :
e1>aTu@ template < typename T >
!
iptT(2 struct result_1
!L;\cl {
] GHt" typedef int result_type;
[/ !;_b\X } ;
UPc<gB 6`0mta Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Rw6;Z zaFt*~@X template < typename T >
sp7*_&'J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%&->%U|' {
L lw&& K do
%/c+`Wd/l$ {
b+6"#/s act(t);
oEx\j+}@n }
y.=/J8-> while (cd(t));
]c<qM_HWg return 0 ;
26dUA~|KJ }
S@}1t4Ls: } ;
"]m+z)lWd Vo9F dWXstb:[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cXR1grz 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。
(]RM6i7 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。
SG?Nsp^%`B 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。
7}GK%H-u 下面就是产生这个functor的类:
/^$UhX9v 5aBAr A%Xt|=^_ template < typename Actor >
Yz4_vePh+5 class do_while_actor
e/*$^i+S {
|.F Actor act;
op"$E1+ public :
!" JfOu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
yMZHUd QDTBWM% template < typename Cond >
8>7RxSF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b1gaj"] } ;
Fhv2V,nZ< L>!8YUz7p$ T"p(]@Ng 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]Ni;w]KE 最后,是那个do_
6oinidB[l !Oj)B1gc6& K.%U class do_while_invoker
'`|AI:L {
FVB;\'/ public :
\eGKkSy template < typename Actor >
@)>D))+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
uK("<u| {
sowd`I~ return do_while_actor < Actor > (act);
4J|t?]ij|E }
B-*E:O0y } do_;
SVa6V}"Iv FZ|CqD"# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yoRU_%xA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N7%TYs 最后来说说怎么处理break和continue
>tG+?Y'{ 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。
?
b[n|^wS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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