一. 什么是Lambda
Vjv~RNGF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,'FH[2 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,
k,)xv? zWN/>~}U\ tyEa5sy4 +
F{hFuHV class filler
D'{NEk@ {
~&zrDj~FI public :
MCPVql`+`q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}]dK26pX } ;
&E{CQ#k 8$!&D&v Qqp_(5S|> 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4*j6~ |@84l l|,
Hj NNKI+!vg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z&f@)j O9+Dd%_KS# h8nJt>h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*wH.]$ I:~KF/q goE \C vbo|q[z 二. 战前分析
3YKJN4 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。
xj6@85^ 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
>GbCRN~ 3q$[r_ &.m.ruab for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>9WJa 5{ /* --------------------------------------------- */
UN
FQ`L vector < int *> vp( 10 );
Q9i&]V[` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qocN:Of1 /* --------------------------------------------- */
E{Kc$,y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L|?$F*bs /* --------------------------------------------- */
I_/E0qSJI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Yk;-]qi7 /* --------------------------------------------- */
jOkc' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,A$#gLyk< /* --------------------------------------------- */
J?oI%r7^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w5C$39e\G m;_gNh8 Ee >)Udb// 6Kvo Ho 看了之后,我们可以思考一些问题:
wjq;9%eXk 1._1, _2是什么?
Fjs:rZ#{ 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。
KF4D)NM| 2._1 = 1是在做什么?
ax.;IU 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。
%>z4hH, 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。
%9q] F
K7cDaI v>XAzA 三. 动工
O(R1D/A[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%Tv2op q&DM*!Jq ?M/H{ ?Z0NHy;5 template < typename T >
{
R`"Nk class assignment
&H4Y`xV^= {
Qm"&=< T value;
hfJeVT-/v public :
+HXR ))X assignment( const T & v) : value(v) {}
8opd0'SNaB template < typename T2 >
rWP
-Rm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
18HmS>Qo } ;
A2 r\=for eT'Z;ZO *=2sXH1j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Uhw:XV@m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f`gs/R qk{+Y @W1F4HYds 2Y7u M;8 class holder
N|rB~
{
baO'FyCs9& public :
9cnLf# template < typename T >
yrF"`/zv6| assignment < T > operator = ( const T & t) const
SSAf<44e {
hr/H vB return assignment < T > (t);
0|}]=XN^ }
"c5bz } ;
61 @;3yV pBxyq"z W5^<4Ya! 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:
${F4x "x +F4SU(T static holder _1;
q` 0wG3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-cONC9= BN~gk~t_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S8d X8,qg 而不用手动写一个函数对象。
d7]~t| Yo*.? Mq' tW
-f_0a. QFNw2:) 四. 问题分析
[["az'Lrk? 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。
IA;'5IF 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。
c gOkm}h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\Q!I; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&cSZ?0R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
RYyM;<9F p.|M:C\xL 五. 问题1:一致性
q2e=(]rKE{ 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?|
ZnAXb S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wj{[g^y% >+FaPym struct holder
sqEOXO {
Rn_FYP //
BW x=Q template < typename T >
6%B) T & operator ()( const T & r) const
):-Ub4A\ {
*A([1l&]i return (T & )r;
wj2z?0}o }
;i,3KJ[L } ;
O%)Wo?)HM ["1Iz{ 这样的话assignment也必须相应改动:
};;k5z I% ms{iQ:'9 template < typename Left, typename Right >
_]t^F9l class assignment
wZ%a:Z4TcM {
#oD; ?Mi Left l;
$4:Se#nl Right r;
He)!Ez\X public :
_Q9I
W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z=6zc-$y 9 template < typename T2 >
!T"jvDYH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
IwVdx^9 } ;
XM57 UG ?`/DFI'_G 同时,holder的operator=也需要改动:
WyU\," %PlA9@:IZ template < typename T >
[T(`+
#f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O8k+R@ {
FaLc*CU return assignment < holder, T > ( * this , t);
s4[PwD }
A&S n^mw c->.eL% 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。
(b8ZADI* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:pdl2#5H^ )?;+<, return l(rhs) = r;
aP[oLk$'Z 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。
hEq-)-^G 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~7>D>!! O_ d[{e=5` template < typename Tp >
g`(3r class constant_t
c<ORmg6 {
dwqR,| const Tp t;
d]K$0HY public :
uH |:gF^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P?hB`5X template < typename T >
%W^Zob const Tp & operator ()( const T & r) const
?k^~qlye {
b8LA|#]i return t;
2QgD< }
9/h[(qvT } ;
8l*h\p:Q ;R]~9Aan 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
k`BS{,= 下面就可以修改holder的operator=了
z#B(1uI d*_rJE}B template < typename T >
^#!\VGnL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
y&(pt!I {
)%09j0y>l" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'Pe;Tp>` }
no(or5UJ :3[;9xCHj 同时也要修改assignment的operator()
k\X yR4r SQJ+C% template < typename T2 >
[P`<y#J3F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t=fr`|! 现在代码看起来就很一致了。
P~;1adi3 E:y^= Y 六. 问题2:链式操作
n.XgGT=L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,uPN\`.u8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
>P ~j@Lv 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
P)O:lYX 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
05Q4$P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
biPj(Dd +DaKP)H\: template < typename T >
^<3{0g-"AW struct result_1
2B"tT"f {
*j<{3$6Ii typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+ryB*nT } ;
M'VJE|+t _UV_n!R 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O1!YHo n&2OfBJ template < typename T >
W5/|.} struct ref
sB5@6[VDI {
F!g;}_s9 typedef T & reference;
P$.$M}rMv } ;
LqLhZBU9 template < typename T >
F*_+k struct ref < T &>
m'-QVZ{(M% {
qERJEyU? typedef T & reference;
yL %88,/ } ;
<cxe <cO
`jK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cRE6/qrXGg M)~sL1) template < typename T >
-O\fy! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
b&6lu4D {
= |E8z
u% return l(t) = r(t);
\,#;gS" }
Qq%~e41ec 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0mNL!" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5,+fM6^V `FwE^_9d 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
AH?[K,3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KquuM ]5S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qP-_xpu]R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sL,|+>7T^M 最后的布局是:
-EP(/CS! Add
0\Tp/Ph / \
bB)$=7\ Divide 5
v\E6N2.S / \
Zs8]A0$ _1 3
<7! "8e 似乎一切都解决了?不。
+BDW1% 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。
R@#xPv4o% 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。
2Bi?^kQ# 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:
2O- 4x {0% template < typename Right >
q/Zs]Gz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
nzZs2 Right & rt) const
UXh%DOq
{
B6@q`Bmw. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VK!HuO9l }
iRx `Nx<@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]^8CtgC 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。
{-Gh 62hDg 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。
{|@}xrB 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。
x3sX=jIW_ 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。
,f@j4*) 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?
lI~8[[$xd 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:
O{\%{XrW $@l=FV_; template < class Action >
yo8mfH_, class picker : public Action
s>W :vV@ {
1CR\!? public :
<Mu T7x- picker( const Action & act) : Action(act) {}
xel|,|*Yq // all the operator overloaded
5V~vND*
s } ;
x$t2Y<_ *3]2vq 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。
Kzz/] 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:
l-Ha*>gX[j UFLx'VXd template < typename Right >
l *{Bz5hc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
HCCq9us {
/ !y~Q|<|= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6=Wevb5YJ }
SurreD<x ?:&2iW7z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@^DVA}*b) 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。
(5CgC< =>kg] template < typename T > struct picker_maker
4GH &u, {
io(!z-$ typedef picker < constant_t < T > > result;
A@Lr(L } ;
?!<Q8= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7yXJ\(6R_ {
lMG+,?<uK& typedef picker < T > result;
5;G0$M0 } ;
}/#*opcv n).*=YLN 下面总的结构就有了:
OnhR` 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。
ng~LCffpY 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。
Z"qJil} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fUfd5W1" 至此链式操作完美实现。
aOd|;Z KJv%t_4'F !@wUARQ 七. 问题3
{$5g29 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。
Ux{0)"fj 3)L#V
. template < typename T1, typename T2 >
=CD.pw)B1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J}+N\V~ {
G9V2(P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?3qp?ea }
j8
`7)^ UbGnU_} 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:
"5z@A/Z/ )v*k\:Hw template < typename T1, typename T2 >
d[5v A/8O struct result_2
[La}h2gz {
D?8(n=#[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
OCJt5#e~A } ;
~ ^D2]j p~Cz6n 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?
7+}WU 4 这个差事就留给了holder自己。
[8q`~S%-] RZKx!X4=q Z_edNf}| template < int Order >
D(TG)X? class holder;
N{ $?u template <>
p|NY.N class holder < 1 >
H+-x.l` {
GN
Ewq$ public :
~7PiIky. template < typename T >
}Y|M+0 struct result_1
sa _J6~ {
tIV{uVM[|D typedef T & result;
s;E(51V<> } ;
W}"tf
L8
template < typename T1, typename T2 >
y\(xYB>T struct result_2
@GGQ13Cj( {
`IJ)'$pn typedef T1 & result;
/OB) \{- } ;
)db:jPkwd template < typename T >
V~
MsGj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-3ANNj {
k3e6y return (T & )r;
6Vncr} }
>mp Nn template < typename T1, typename T2 >
m+:JNgX6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"EA =auN{ {
%`K{0b return (T1 & )r1;
HmkxE }
x7G)^ } ;
7=yjd)Iy9m w^^l, template <>
nd,\<}uP9 class holder < 2 >
LAM{
,?~ {
`B&=ya|bl public :
:8`$BbV template < typename T >
B
u%%O8 struct result_1
zDEgC {
.Y^3G7On typedef T & result;
KaS*LDzw } ;
PC+Soh* template < typename T1, typename T2 >
-!mtLaLw struct result_2
Gc*=n*@^K {
{O).! typedef T2 & result;
2L[!~h2 } ;
2<h~:
L template < typename T >
;K|K]c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f2pA+j5[ {
^c/3!"wK
return (T & )r;
<gGO }
S.`hl/ template < typename T1, typename T2 >
`8#xO{B1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g.blDOmlc {
i%F2^R@!q/ return (T2 & )r2;
Csp$_uDi }
\,n
X/f } ;
EE | c@M^ ;$1x_
Cb 2A =Y 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
<HTz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pDJN}XtjT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;@Z1y lj8ficANo return l(i, j) = r(i, j);
S!x;w7j 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Vr"'O6 ^+-]V9?+ return ( int & )i;
[{#TN return ( int & )j;
%C #Ps 最后执行i = j;
n@h$V\&\iM 可见,参数被正确的选择了。
`F1Yfm
jZT yS:w>xU @< :w
Y%= B0p;Zh ]N0B.e~D 八. 中期总结
)?B-en\ 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:
E BoC,{R# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mA%}ijR6y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,'t&L] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d8R|0RZ .HGK 3 t5S|0/f J}4RJ9 &'i>d& \I/"W#\SJo 九. 简化
=jpRv<X|, 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。
0)\(y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;{&4jcV* 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:
!>!jLZ0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ubsv\[:C +-*/&|^等
7bE`P[ 2. 返回引用。
>ifys)wg> =,各种复合赋值等
zVe,HKF/ 3. 返回固定类型。
"}%j' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$sb@*K}:4 4. 原样返回。
W!kF(O
NA operator,
[AFGh
L+t3 5. 返回解引用的类型。
F3$8l[O_ operator*(单目)
)ezkp%I5D 6. 返回地址。
|HJ`uGN<b operator&(单目)
)k[XO 7. 下表访问返回类型。
>b#CR/^z operator[]
X}h}3+V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fpjFO&ML operator<<和operator>>
|F'eT
4 e.(d?/!F_ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
=>Z4vWX* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Sx Bo% ;0$qT$, template < typename Left >
)' ,dP)b struct value_return
SX =^C {
#Q_<eo%lI* template < typename T >
X MF? y struct result_1
N!v>2"x8q {
p<Tg}fg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
GMLx$?=j } ;
yDe*-N\'W L"?4}U: template < typename T1, typename T2 >
L8zMzm=- struct result_2
x2l}$(7 {
$Op:-aW& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8Jp?@qt=$ } ;
$(OL#>9Ly } ;
G%i&C)jZ ~"wnlG-: ;
+Ie<oW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@8:c3(! =KnHa.% 下面我们来剥离functor中的operator()
s-&i!d 首先operator里面的代码全是下面的形式:
UN^M.lqZX _x`:Ne? return l(t) op r(t)
-%[6q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K&=6DvfR return op l(t)
]^a{?2ei return op l(t1, t2)
KO}TCa return l(t) op
-W})<{End return l(t1, t2) op
GIR12%-EO return l(t)[r(t)]
1.~^QH\p?3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.>y3`,0h +_f813$C 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:
Bv%dy[I 单目: return f(l(t), r(t));
lfwBUb return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v"J|Ebx 双目: return f(l(t));
cj[%.M5iBA return f(l(t1, t2));
H66~!J0;a 下面就是f的实现,以operator/为例
?iaO6HD 5:EE%(g9 struct meta_divide
0d`lugf {
aKRnj!4z template < typename T1, typename T2 >
Pb@$RAU63 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;D[I/U {
(t,|FkVLV return t1 / t2;
MpIP)bdq7 }
E`iE]O } ;
lx82:_ y] $-:^ 这个工作可以让宏来做:
,qdZ6bv,]| H
a`V"X{} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f-}_ template < typename T1, typename T2 > \
>Y:veEa6v6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(1Jc-` 以后可以直接用
@XKVdtG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3);Wgh6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8{CBWXo$) (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。。。)
IF? oT}Sh4Wt. cavzXz 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
4&`d$K {?IUf~< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bGB5]%v, class unary_op : public Rettype
OnE~0+ {
|X~vsM0 Left l;
6". v6 public :
<<1_rRL] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EixAmG f{D~ZC.* template < typename T >
kAoh#8= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
elP#s5l4 {
%Vsg4DRy return FuncType::execute(l(t));
?T[K{t;~jo }
L i`OaP$ F;Ubdxwwl template < typename T1, typename T2 >
|c,'0V,"cH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@#5?tk0 {
(G{2ec:? return FuncType::execute(l(t1, t2));
~$4!C'0 }
`SYq/6$VEH } ;
Vjr}"K$Y Ymg,NkiP0 i$'#7U 同样还可以申明一个binary_op
AiV1
vD` X,+N/nku template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Otm7j>w class binary_op : public Rettype
DEpn> {
=,W~^<\" Left l;
8';huq@C{ Right r;
/KCIb:U public :
t$U eks binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+r__>V, 5cC)&}I template < typename T >
%0eVm
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p{rzP,Pb& {
*3!ixDX[r return FuncType::execute(l(t), r(t));
4=hz4(5a }
YR68'Sft[ GG`;c?d@ template < typename T1, typename T2 >
G/}nwj\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K6oQx)| {
A)o%\j return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f<2<8xS }
o}lA\ A } ;
Ns`:= yvKKE 1|#j/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
KHt#mQy)9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
dw< b}2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!tv+,l&L 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
0[SrRpD 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
BQ77n2(@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
tumYZ)nW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i.>d#S 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
o7s<G8;? 下面是修改过的unary_op
UL\gcZ
Zkl Vb8{OD3PK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:.NCS`z_ class unary_op
hc5iIJ] {
?N!.:~~k Left l;
;!/g`*? @RVj~J.A public :
Pt%EyFG BYsQu.N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6SmawPPP yDBMm^ template < typename T >
&GLe4zEh struct result_1
}q[IhjD% {
U10:@Wzh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H=7Nh6v } ;
}VXZM7@u /7XVr"R template < typename T1, typename T2 >
u1i
?L' struct result_2
++M%PF [
{ {
Z "g6z#L& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6I$:mHEhd } ;
/c-%+Xd nL-kBW Ed> template < typename T1, typename T2 >
q#!c6lG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E,:E u< {
"+KAYsVtU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Cr$8\{2OA7 }
\I`g[nT| e't1.%w template < typename T >
.2:S0=xt< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[^E{Yz=8, {
`?xE-S
;Pn return OpClass::execute(lt(t));
5Gsjt+
o }
[+Y;w`;Fq SB2Ij', } ;
e`D? x1- !7fVO2m T 9Kd:7@U 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
s~MCt|a 好啦,现在才真正完美了。
qz/d6-0" 现在在picker里面就可以这么添加了:
tR% &.,2 i$W=5B>SO template < typename Right >
>4eZ%</D5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R?GF,s<j {
: yC|Q) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H?<ceK'e }
B(|dT66K 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。
hO}nc$S nvnJVkL9s ?e+$?8l[3 n"c3C) _q dLA 十. bind
2
VGGSLr 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。
ac??lHtH9 先来分析一下一段例子
9J'3b < h9L/.>CX >n^[-SWJCT int foo( int x, int y) { return x - y;}
>On"BP# U bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ks-aJ+} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;Q} H'Wg, 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。
4Gm (P~N 我们来写个简单的。
N:Zf4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gR:21*&cz 对于函数对象类的版本:
bB|P`lL "sU ~| template < typename Func >
[O"8Tzr struct functor_trait
/*yPy? {
a2N4Jg@ typedef typename Func::result_type result_type;
@ag*zl } ;
@n:.D9 对于无参数函数的版本:
D&r2k
9 J=qPc}+ template < typename Ret >
bP ,_H struct functor_trait < Ret ( * )() >
l]o)KM< {
6C|]Fm typedef Ret result_type;
'uOzC"_yF } ;
z7P]g
C$\ 对于单参数函数的版本:
Bpw<{U Rr>h8Ni < template < typename Ret, typename V1 >
hPHrq{YZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Du2v,n5@ {
vAMr&[ typedef Ret result_type;
jL[
hB } ;
$"&U%3 对于双参数函数的版本:
aY7.<p*a H;OPA8\n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f:-dw6a=s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ew kZzVuX {
t846:Z%[ typedef Ret result_type;
a:3f>0_t } ;
/Aq):T T 等等。。。
{?dW- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`i)&nW)R |ozlaj template < typename Func >
uJ! yM;{+ struct func_return
wzRIvm{ {
Q5s?/r template < typename T >
9w! G struct result_1
eL+L
{Ac {
nE)|6
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0w_2E } ;
_~ipO1* ~t~5ctJ@ template < typename T1, typename T2 >
mrfc.{`[
struct result_2
>%D=#}8l@ {
_Vq7Gxy$R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~?c}=XL- } ;
wCb%{iowH } ;
p3NTI /- -)Y?1w %Jpb&CEY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=!`\=!y >5jHgs# template < typename Func, typename aPicker >
[}OL@num class binder_1
]3E':JM@ {
;#$zHR Func fn;
H?=D, aPicker pk;
7BX%z$_)A public :
e]+ [lq\p@ c[Mz#BWG template < typename T >
(Rc0 l; struct result_1
U "qO&;m {
]PnE% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~"*;lT5KX } ;
B43o_H|s r]=3aebR. template < typename T1, typename T2 >
j{nkus2 struct result_2
kPVP+}cA {
.F~EQ % typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,QpDz{8 } ;
d\ &jl`8* +(3PY e\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|7CH JAA P5ur template < typename T >
fuH Dif, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
] 05Q4 {
]'aGoR return fn(pk(t));
7 #,+Q(2 }
(WW,]#^
template < typename T1, typename T2 >
a<V=C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S)"5X)mq {
|7zm!^t$ return fn(pk(t1, t2));
]sjOn?YA+ }
2="C6
7TK } ;
'FBvAk6 J<_&f_K0] LwUvM 一目了然不是么?
(D8'qx-M 最后实现bind
&-+&`h|s |k'I?:' {kJ[) 7 template < typename Func, typename aPicker >
XEZ6%Q_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0 EXAdRR {
mId{f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gzDb~UEoF }
\Mlj
7.u] q_f
v1U3 2个以上参数的bind可以同理实现。
tazBZ'\c 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。
_>5BFQ_ gWS49*O 十一. phoenix
#%e`OA(b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
a~ REFy $^7&bQ for_each(v.begin(), v.end(),
B>47Ic (
]dDyz[NuvD do_
,)L.^< [
&TbnZnv cout << _1 << " , "
!wrl.A/P ]
Dz)bP{iq" .while_( -- _1),
bi^LpyEn cout << var( " \n " )
i6m;2 UAa )
U(./LrM05 );
kX1hcAa zMrZ[AU 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:
t*Q12Q 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
fWm;cDM
H operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wq]nz! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y i@61XI dl{3fldb v;K\#uc_ template < typename Cond, typename Actor >
JmYi& class do_while
"E2
g7n& {
.
~|^du<X Cond cd;
0t4i'?? Actor act;
F"23>3 public :
v!`M=0k template < typename T >
QW2% Gv: struct result_1
<E\BKC%M {
w\t{' typedef int result_type;
&2\.6rb. } ;
~`N|sI, G8oQSo;D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\+Cp<Hv+ xDlC]loi7 template < typename T >
:,VyOmf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K->p&6s {
hcaH do
%)aDh
}
{
xEiW]Eo act(t);
xUrfH$$!` }
;8b f5 while (cd(t));
2=3iA09px return 0 ;
L:^'cl}
G }
Vk_L*lcN } ;
(~#PzE: L,kF] sU}e78m h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\R#XSW, 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。
q5RLIstQ\ 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。
etDB|(,z 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。
(8ymQ!aY 下面就是产生这个functor的类:
|n&6z gVl#pVO`N h'jnc. template < typename Actor >
yWK[@;S]% class do_while_actor
"iydXV=Q {
o4Ba l^=[ Actor act;
V?rI,'F>N public :
]JM9 ^F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
HxM-VK ' uIPR*9~6o template < typename Cond >
kdo)y(fn@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BW*zj=N% } ;
!kz\
{ ,#m\W8j }ps6}_FE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C eg6o&^ 最后,是那个do_
u@|yw) oyd{}$71d m 8f_w class do_while_invoker
U--ER
r8 {
[zfGDMG& public :
oy
|@m|J template < typename Actor >
~lL($rE do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%$}iM< {
qy]-YJZ return do_while_actor < Actor > (act);
b13>>'BMB }
#*`|}_6L } do_;
8_LDS r#j*vO ' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:= 8vy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
RU'J!-w{ 最后来说说怎么处理break和continue
HvngjP{> 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。
I[|I\tW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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