一. 什么是Lambda
O MX-_\") 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p)~lL 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,
efY8M2 1+7GUSIb ,2]X}&{i O$ HBO class filler
z7-k`(l4 {
2:LHy[{5 public :
O0PJ6:9P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m5D"A D } ;
9Ok9bC'?8@ J4YBqp :ZDMNhUl
& 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:
178Mb\8 9RwawTM !SKV!xH9 Krs2Gre} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5#E |R x^*1gv $o m~'? /!! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:L
3&FA sFDG) CD0VfA>Z )RsM!} 二. 战前分析
Xe+,wW3YF 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
LC0d/hM 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|*mL1#bB Xes|[ *Y!V |7@O($ b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-xD*tf* /* --------------------------------------------- */
aV1lJ;0 vector < int *> vp( 10 );
Hk7K`9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-]:GL>b /* --------------------------------------------- */
7'NS9| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q7bq
/* --------------------------------------------- */
pA4*bO+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]h9!ei
[ /* --------------------------------------------- */
QjPj[c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
voe7l+Xk /* --------------------------------------------- */
w-$[>R[hw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
26n^Dy>} UMN*]_'+;b ,1/}^f6 [4J6iF 看了之后,我们可以思考一些问题:
De_ CF8 1._1, _2是什么?
V#q}Wysft 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
MP>n)!R[` 2._1 = 1是在做什么?
8p1ziz`4>$ 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。
k8]O65t| 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。
=iHiPvP0 Fd\e*ww' A4mSJ6K] 三. 动工
OJb*VtZz5R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
k#:2'!7G (5$ZvXx?} AD('=g J VzlDHpG template < typename T >
W
>(vYU class assignment
+' oX {
IK^~X{I? T value;
7L:7/ public :
insY(.N assignment( const T & v) : value(v) {}
+[. Yy template < typename T2 >
x6'^4y]) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
q1k{ } ;
_w ]4~V9 <EO<x D=:
FnHi(S|A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$A<ESfrs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
AKu_~bTk )fU(AXSP kD.pzxEM v$w++3H class holder
#Tp]^
n {
Cpx+qQt0 public :
_2vd`k template < typename T >
H'J|U| assignment < T > operator = ( const T & t) const
%1:c hvS {
R
UTnc return assignment < T > (t);
qI3NkVA'C }
G6`J1Uk } ;
V7t!?xOL +K6szGP #NRh\Wj| 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:
dX
)W0 /2NSZO static holder _1;
'7Ig.K& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}{],GHCjQ G\iyJSj[P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u2sR.%2U< 而不用手动写一个函数对象。
rU#li0
> mxqG-*ch- ?n'OF pd %kU'hzLg 四. 问题分析
PoD^`()FR{ 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。
'=cKU0
G # 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。
`EMi0hm&H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
msk/p>{O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$->d! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p/]s)uYp$ %"Db? 五. 问题1:一致性
2'{}<9 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?|
@%W]".*'} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Yr&Ka: @C.GKeM* struct holder
E,*&BDW {
\3PE+$ //
cBEHH4U template < typename T >
w}<^l T & operator ()( const T & r) const
NW.XA! =E) {
CB*/ =Y return (T & )r;
hG Apuy }
M$&>5n7 } ;
g*-2*
\ N\R=cwk 这样的话assignment也必须相应改动:
Rrqg[F + u.6P-yh template < typename Left, typename Right >
u3dsQU class assignment
.2X2b<%) {
vD=%`G[m Left l;
/)V4k:#b Right r;
fA8ozL T public :
WD?Jk9_F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T{-2fp8r[ template < typename T2 >
30 7fBa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^Omfe } ;
|f NMs |Cf
mcz(56 同时,holder的operator=也需要改动:
{j6g@Vd6lx -i_En^Fi template < typename T >
~b8a^6:R" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
lfy7w| {
AQ@v>wr} return assignment < holder, T > ( * this , t);
NJ$e6$g) }
koH4~m{ %D^bahf 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。
&`@M8-m#F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/4C`k=> %ejeyc return l(rhs) = r;
3Xdn62[& 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。
R [9w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ex phe+b Kpg:yrc[' template < typename Tp >
QHQj/)J8 class constant_t
%3,xaVN {
s)tpr const Tp t;
$^Ca:duk public :
/2h][zrZ[. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R=35
7^[R template < typename T >
%N{sD[^ const Tp & operator ()( const T & r) const
QGPR.<D)B {
!0dX@V'r return t;
K^ 6+Ily }
v>at/ef } ;
v*L
'{3f Ed=}PrE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&s-VSu7 下面就可以修改holder的operator=了
$,P\)</VR =>YvA>izE template < typename T >
!`C%Fkq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e\~l!f'z {
GYqJ!, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
cQ,9Rnfl, }
;o >WXw Ej|A
; &E 同时也要修改assignment的operator()
m0Z7N5v) 1NGyaI template < typename T2 >
c
*1S}us T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
RHXvee55 现在代码看起来就很一致了。
Dqr9Vv 6UI>GQ 六. 问题2:链式操作
B"[{]GP BY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oeGS
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。
Bbs5f@E 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。
f+^c@0que 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。
xOM_R2Md 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
08io<c,L *+~D+_, template < typename T >
^;64!BaK struct result_1
;o%:7& {
IQoH@l&Xk typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sU*3\ } ;
TF)8qHy! u Zsk?QS FE 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:
s*+ZYPk Z~RdFC template < typename T >
Mz}i[|U\ struct ref
54wM8'+ {
.xnQd^qoac typedef T & reference;
Q;@X2JSp } ;
k -]xSKG template < typename T >
9,KVBO struct ref < T &>
:f]!O@.~ {
7%YYr^d typedef T & reference;
kc|>Q7~{ } ;
QqjTLuN ?N2X)Y@yi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<>&89E%j' Vs|sw template < typename T >
b_l.QKk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cUNGo%Y {
@92gb$xT return l(t) = r(t);
HIrEv }
Hp*gv/0 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。
Es~DHX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>& [3 Q~h6J* 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
QglYU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_&K\D
p&@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gTuX *7w +5 调用divide的对象返回一个add对象。
XX:q|?6_ 4 最后的布局是:
UCn.t Add
5{HtJ?sKc5 / \
6s&qZ+v- Divide 5
{ $X X / \
Jtpa@!M _1 3
\ bC}&Iz6 似乎一切都解决了?不。
Kj=;>u 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
8`DO[Z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
pB[%:w/@l: OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
.oEFX8 EuLXtq template < typename Right >
A
mvw`u> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GtG&yeB Right & rt) const
:(+]b {
b%<16 4i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
srvYAAE }
q?1yE@th 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:"y0oCu7`W XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
OM1*Iy 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
m^5s>hUl 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
/AoVl'R 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
|z T%$ 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?
*WD;C0?z 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:
N: A3kp 5nY9Ls(e template < class Action >
/5jKX 5r class picker : public Action
exsQmbj* % {
vs+We*8H public :
kz$(V(k< picker( const Action & act) : Action(act) {}
>QA/Mi~R // all the operator overloaded
'G52<sF } ;
"h QV9 [2\ S ]vW&r3` Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
6xyY+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
KQ- ,W8Q5 a (P^e)< template < typename Right >
P_v0))n{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}FHw"
{my {
EqVsxwa return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C+T&O }
qjJ{+Rz2 'n>EEQyp' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`D4oAx d9 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
`!] R!T@C 4n#YDZ template < typename T > struct picker_maker
>7"$}5d {
"^Y6ctw typedef picker < constant_t < T > > result;
}7-7t{G } ;
7&=-a|k~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
p| Vmdnb {
;HR 6X typedef picker < T > result;
VjC*(6<Gj } ;
te4F"SEf fFjL pl 下面总的结构就有了:
U0!^m1U: 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。
0`V3s]%iu 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。
LG"c8Vv&)~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sg+ZQDF{x 至此链式操作完美实现。
z|Hy>|+ =DGn,i9 bcUC4g\9N 七. 问题3
qPL^zM+ 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。
r9+E'\ H&~5sEGa template < typename T1, typename T2 >
]z+*?cc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ROP C | {
71JM
[2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)3BR[*u* }
=X)Q7u".7 ,Le&I9*% 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:
Y;'VosTD F_ ,L2J template < typename T1, typename T2 >
;r g H}r struct result_2
x-w`KFS {
j2< !z;2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eo>/ } ;
dCa}ITg cWgbd^J 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?
Oqd"0Qt- 这个差事就留给了holder自己。
Uc_'3|e LDT'FwMjy z0\;m{TH template < int Order >
Y1#-^,qg class holder;
c-[Q,c template <>
aQl?d<|+lk class holder < 1 >
MZ;"J82p {
}f<fgY public :
[?Mc4uT{ template < typename T >
C/{nr-V3u struct result_1
6 {b%Jfo {
Wv6z%r< typedef T & result;
CP c" } ;
,`ZPtnH+ template < typename T1, typename T2 >
X_vI0YX9 struct result_2
w{_e"N {
+A]&AkTw typedef T1 & result;
Z}sG3p } ;
d9`3EP)n template < typename T >
1mT|o_K{ T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~C}(\8g {
?2JS&i return (T & )r;
3g?MEM~ }
${jA+L<J template < typename T1, typename T2 >
Kj~>&WU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XR{5]lKt_ {
v< 65(I> return (T1 & )r1;
TSc~$Q] }
}}kS~
w-# } ;
a)I=U[ `ENlV9 template <>
?&whE! class holder < 2 >
DBu)xr}7A {
wJapGc! public :
GVjv**U template < typename T >
D=i0e8D!+ struct result_1
d[s;a. {
1?/5A|?V4+ typedef T & result;
30sC4} } ;
fK)ZJ_?w,@ template < typename T1, typename T2 >
y8<lp+ struct result_2
c,6<7 {
sh',"S#=@ typedef T2 & result;
L #t-KLJ } ;
o{ ,ba~$.w template < typename T >
*Gk<"pEeS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3Ew"[FUs {
a-z23$3 return (T & )r;
UPfFT^=y }
iFAoAw( template < typename T1, typename T2 >
377j3dP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\j,v/C@c- {
0Zc*YdH return (T2 & )r2;
adRNrt*! }
r6O7&Me< } ;
'<RB V\iIvBpWg q;1VF;<"vH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oiTMP`Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)z?&"I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
902!M65[rG +Op%,,Db return l(i, j) = r(i, j);
>)AE|j` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/tI d#/Y Ev$-PX return ( int & )i;
;[WSf{k return ( int & )j;
O4b-A3: 最后执行i = j;
9E->;0- 可见,参数被正确的选择了。
H3p4,Y}'# +P>
A
P& X]+(c_i:hC buq *abON 4%',scn 八. 中期总结
~xlMHf 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:
+LQs.* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:=iM$_tp' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
W(u6J#2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZbZAx:L ;y?D1o^r8W `>`K7-H .236d^l 4'}_qAT v$.JmL0^J 九. 简化
"lv:hz 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。
1OiZNuI:E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
j{7ilo(i 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:
)CwMR'LV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
wB1|r{ +-*/&|^等
U&Sbm~Qi 2. 返回引用。
K=!ZI/+ju =,各种复合赋值等
2-cU -i4 3. 返回固定类型。
8ACYuN\ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
HdY3DdC%q 4. 原样返回。
!SO$k%b}! operator,
j &0fC!k 5. 返回解引用的类型。
9d,]_l.sB operator*(单目)
|`q)/ 08b 6. 返回地址。
% L %1g operator&(单目)
=}%#$ 7. 下表访问返回类型。
pb/{ss+ operator[]
ZVL-o<6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0w'y#U)&8 operator<<和operator>>
xu_XX#9?b ard3yNQt 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。
"dLMBY~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lkSz7dr@ (8@hF#N1 template < typename Left >
:ET3&J
L struct value_return
MoKXl?B< {
|;Se$AdT# template < typename T >
)]>i> struct result_1
o$H Jg {
|`94W j< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.Kh(F6
s } ;
Sf4h!ly ) v[Knp' template < typename T1, typename T2 >
{>UMw>T[ struct result_2
'^-4{Y^2E {
RBK>Lws6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3"^)bGe } ;
`!Ge"JB6
} ;
qy42Y/8' Zjp5\+hHV eJ=Y6;d$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u\1Wkxj PG v}fEH" 下面我们来剥离functor中的operator()
:)J~FVLy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}^GV(]K Z#TgFQ3u return l(t) op r(t)
}eDX8b8emA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\HP,LH[P: return op l(t)
xXY)KI
N[ return op l(t1, t2)
8@LykJbP return l(t) op
=:n[{/O= return l(t1, t2) op
YCB 3 return l(t)[r(t)]
wsb=[$C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[y=$2 MMxoKL 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:
IYM@(c@ld0 单目: return f(l(t), r(t));
`~aLSpB65 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CK!pH{n+ 双目: return f(l(t));
!irX[,e return f(l(t1, t2));
/m{?o 下面就是f的实现,以operator/为例
C_^R_ 7AtXG^lK struct meta_divide
#Zavdkw=d {
/4-eoTxy template < typename T1, typename T2 >
c@o/Cv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/P8eI3R {
i:Z.;z$1 return t1 / t2;
QhE("}1 }
rD(ep~^M } ;
y/sWy1P7 Ng;b!S 这个工作可以让宏来做:
;cm{4%=Iqe p3A-WK|NX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[vjkU7;7A template < typename T1, typename T2 > \
>gi{x|/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]O9f"cj 以后可以直接用
Uwm[q+sTp DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<T.3ZZ% 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
Jm J,~_ (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。。。)
B=Jd%Av /hEGk~ $hE'b9qx 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
H;7H6fyZ c"sw@<HG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_OxnHf:| class unary_op : public Rettype
.&yWHdQC: {
(27F Left l;
VY&9kN public :
85@6uBh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8DS5< knK=ENf;e template < typename T >
;'18 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1\608~ZH {
%"KWjwp return FuncType::execute(l(t));
OB
i!fLa }
$5"-s] @
H`QLm template < typename T1, typename T2 >
'a{5}8+8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
em9]WSfZ@` {
8^"|-~#< return FuncType::execute(l(t1, t2));
qyBK\WqaP }
)J6b:W } ;
fi4/@tV?$L %/4_|@<' J%[N- 同样还可以申明一个binary_op
T#^6u) "KTnX#<0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{FmFu$z+[ class binary_op : public Rettype
u/:Sf*;? {
"vRqtEBO@ Left l;
gMK3o8B/ Right r;
#/v_h6$ public :
Tx?@*Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nPIR1Z 3^-)gK template < typename T >
/G{3p&9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y $DB {
|b;M5w? return FuncType::execute(l(t), r(t));
6C51:XQO }
oD}FJvV ~V-
o{IA template < typename T1, typename T2 >
|v'5*n9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+p}Xmn {
"u]Fl+c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r~Ubgd ]U }
rMFZ#38d } ;
]:#$6D" ds[Z=_Ll kuud0VWJ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*U^I`j[u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BH*]OXW\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v%7JZ<I'A 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
sF3
l##Wv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
PWD]qtr 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
:8L61d2( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MmX[xk 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
R]sjG< 下面是修改过的unary_op
i@j ?< <:7e4# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;3}b&Z[N] class unary_op
d@4=XSj {
KIY_EE$? Left l;
8=Y|B5 qq%_ksQ public :
VQ;-
dCV r$eL-jQmn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3K:Xxkk XBt0Ez template < typename T >
knZd}?I* struct result_1
(9_e>2_ {
$`{q = typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
] "vdC} } ;
]Oh>ECA|D CrX-?$ template < typename T1, typename T2 >
^B=z_0 * struct result_2
(y4Eq*n%! {
IX3yNTW"L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
um;U;%?Q } ;
Ip\g^ia ;ypO' template < typename T1, typename T2 >
54_m{&hb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*YOnX7*Km {
o@~gg* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}4`YdN }
TEyPlSGG Ec/+ 9H6g template < typename T >
BU\NBvX$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uHh2>Px {
-xEg"dY/ return OpClass::execute(lt(t));
9.}3RAB(cv }
<sG> [\i =n?@My?; } ;
H t$%)j9 o|.me G b|'LtL$Y 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
*hgsS~ 好啦,现在才真正完美了。
n{* [Y
现在在picker里面就可以这么添加了:
g@i
4H[k 1:V/['|*g) template < typename Right >
6UP3Ij picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C>-"*Lt {
&G,v*5N8$K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r|$g((g }
KiHAm|, 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。
7cQw?C ht!:e>z&4 goWt!,&f .SFwjriZ R
dzIb- 十. bind
V:np cKpu 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。
iKO~#9OF 先来分析一下一段例子
9{&x-ugM nW[aPQ[R .^W0;ISX int foo( int x, int y) { return x - y;}
2)H|/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|0Kt@AJY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+o5rR|)M+ 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。
KX@Fgs 我们来写个简单的。
[)KfRk?};2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
sbb{VV`I 对于函数对象类的版本:
FpYoCyD} I!%@|[ Ow template < typename Func >
`Q[$R&\ struct functor_trait
e=C,`&sz {
]vG)lY.= typedef typename Func::result_type result_type;
^B]t4N2i } ;
XiUsaoQm3 对于无参数函数的版本:
(9h{6rc=I P|4a}SWU template < typename Ret >
3*L,48wX struct functor_trait < Ret ( * )() >
'c]&{-w<i {
z#ET-[I typedef Ret result_type;
/;J;,G`? } ;
V!4E(sX 对于单参数函数的版本:
;">hCM7 tt OsL')| template < typename Ret, typename V1 >
DenCD9 f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*9 xD]ZZF {
|9@;Muq; typedef Ret result_type;
R 1\]Y } ;
}'JPA&h| 对于双参数函数的版本:
!h;VdCCi# =!2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D-/A> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)o CF|
2qc {
Ei!z? sxzx typedef Ret result_type;
n+w>Qz' } ;
@B <_h+ 等等。。。
dWEx55>,1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m[rJFSpef -R]S)Odml template < typename Func >
"^%Il struct func_return
2^:nlM{u {
fz\Az- template < typename T >
?z.`rD$}(n struct result_1
l K%Hb= {
a$-ax[:\sm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_t7A'`Dh] } ;
g.qp _O hHQt4 r'd template < typename T1, typename T2 >
#=c%:{O{4R struct result_2
\qPrY.- {
e!yt<[ph typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0Oq1ay^ } ;
IbC)F> Dq } ;
e78} 6I<`N ^ +G> N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ud1E@4;qf ?6gI8K6X template < typename Func, typename aPicker >
QS_xOQ ' class binder_1
0o`o'Z V=c {
/6fs h7 \ Func fn;
hvwr!(|W aPicker pk;
)XWL'':bF public :
N[%IrN3 z%z$'m template < typename T >
+xa2e?A%L struct result_1
YrX{,YtiX {
G5Nub9_*X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y+_U6rv[ } ;
4ai3@f5 G9TUU.T
template < typename T1, typename T2 >
7UiU3SUcg struct result_2
W&nVVV8s@ {
a7ty&[\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v2^CBKZ+ } ;
>{[J+f{~| %$Uw]a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F~6[DqF\| W0Vjs|/ template < typename T >
78kk"9h' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4?cg6WJ'6 {
}_S]!AWz return fn(pk(t));
E^G= }
BRT2 =}A template < typename T1, typename T2 >
(plOV) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V3S`8VI {
tBt\&{=|D return fn(pk(t1, t2));
Gvw el!6 }
H'0S;A+Y6 } ;
!nVuvsbv }j
QwP3eY QHeUpJ/^ 一目了然不是么?
u<[Y6m 最后实现bind
l%fl=i~oN ;iWCV&>w W NCd k$ template < typename Func, typename aPicker >
L=>N#QR7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*Co+UJjT {
o_S8fHqjt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_F$?Z }
:D EZ$gi mOBS[M5* 2个以上参数的bind可以同理实现。
%NuS!v> 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。
Sn0 Gw UCFef,VW 十一. phoenix
fu/v1~X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[>fE{~Y iqpy5 for_each(v.begin(), v.end(),
gs'(px (
*l}q,9iQ- do_
cK""Xz&m [
z`W$/tw" cout << _1 << " , "
><Z2uJZ4x ]
8AK#bna~- .while_( -- _1),
gC?k6)p$N cout << var( " \n " )
@uHNz-c )
16AYB17 );
/PO5z7n0J '{EDdlX 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:
)%0#XC^/X5 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
tkA '_dcIC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
cP-6O42 那么我们就照着这个思路来实现吧:
VHy$\5oYg Ma$b(4dB :`d& |BB template < typename Cond, typename Actor >
+=*ZH`qX class do_while
F2#^5s( {
>R6Me*VR Cond cd;
E/ Pa0. Actor act;
L(iWFy1& T public :
hTF]-&
hZ template < typename T >
Wn|w~{d{ struct result_1
z7 }@8F {
_d:l1jD typedef int result_type;
l+@NjZGm< } ;
3SDw-k ]cbY@U3!2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qT(j%F t6j|q nfw template < typename T >
ZJS7#<-7o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s iC/k* {
9R!.U\sq do
WVKzh {
SNcaIzbr act(t);
+<I>]J2 }
1^vN?#Kt while (cd(t));
I~Ziq10 return 0 ;
mN,Od?q[ }
~%'M[3Rb } ;
+ ~HL"Vv dQt]r 8uNq353 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}oU0J 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。
4Xlq
Ym 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。
TRa|}JaI" 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。
B#8!8 下面就是产生这个functor的类:
qWdL|8 & GX
pRo ^+I{*0{/[ template < typename Actor >
26j ; RV class do_while_actor
:9.ik {
t!v#rn[ Actor act;
GC.
public :
(Zp'|hx8o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Fq:BRgCE YajUdpJi template < typename Cond >
//xxSk picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=*fOej>G } ;
V|Smk;G |-bAzt "??$yMW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
46sV\In>? 最后,是那个do_
rF'q\tJDz 3nMXfh/ w!7Hl9BW class do_while_invoker
ZJ1% {
ry0P\wY} public :
!IF#L0z template < typename Actor >
p xjb^GZ0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7xqTTN6h {
a%cCR=s= return do_while_actor < Actor > (act);
=XuBan3B> }
!;>j(xc } do_;
Y<odXFIS M, f6UYo= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@-)jU! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4@-
'p 最后来说说怎么处理break和continue
0@k)Cz[0; 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。
:@mb.'%*! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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