一. 什么是Lambda
('t kZt%8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\X&
C4# 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,
t^.'>RwW| X2gz6|WJ =MC~GXJSNw Tr&E4e class filler
Ziz=]D_ {
I]X public :
YX*0?S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4\p-TPM } ;
Gy!P,a)z s*Ih_Ag=: G;TsMq 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:
U<47WfcW :Q_x/+- )p8I@E pUCK-rL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-#?<05/C> Z)&D`RCf kX[fy7rVt 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
i-W bU`=* rGlRAn#?, $
[7 Vgs 二. 战前分析
DA"}A`HfI 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。
3bs4mCq 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
\DA$6w\\ !gH9 ay ->E=&X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pl+xH%U+? /* --------------------------------------------- */
['[KR
BJL vector < int *> vp( 10 );
t`G)b&3_O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u@=?#a$$ /* --------------------------------------------- */
*7" L]6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'{f=hE_/ /* --------------------------------------------- */
6T+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~]WVG@- /* --------------------------------------------- */
;=jr0\| e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G>
\Tbx /* --------------------------------------------- */
Q_zr\RM> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|}[nH> R Fko>d DQJG,?e{ o
}@n>R 看了之后,我们可以思考一些问题:
f9TV%fG? 1._1, _2是什么?
5j^NV&/_ 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。
rt4Z; 2._1 = 1是在做什么?
N4UM82N 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。
wJG$c-(\0 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。
'C?NJ~MN I*\^,ow 8`v$liH 三. 动工
^Jx$t/t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
kzO&24 wW`}VKu 1u}nm;3 #^rU x. template < typename T >
:&VcB$ class assignment
!.Zt[ g} {
{CUk1+ T value;
+S~.c;EK public :
cHD%{xlb assignment( const T & v) : value(v) {}
GAEO$e: template < typename T2 >
Hs0pW5oZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+=P@HfVfiq } ;
S>_27r{ sR_xe}- uS5o?fg\e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\4bWWy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G '#41>q+ <{ru|-9 '$m7ft} 7_\Mwy{P class holder
&M"ouy Zo9 {
-{g~TUz public :
v}uJtBG( template < typename T >
(36K3=Q a assignment < T > operator = ( const T & t) const
Yx)o:#2 {
(#Mp 5C'X return assignment < T > (t);
(> "QVxr }
faJM^ u } ;
f3PMVf:< \54}T4R FGanxv@15 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:
t#~?{i@m Hi,t@!! static holder _1;
OtUrGQP Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;;&F1@3tBa dcq#TBo8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LAs7>hM 而不用手动写一个函数对象。
,=%nw]: 2WCLS{@' :nGMtF >Hwc,j
q 四. 问题分析
VcgBLkIF 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。
-l*g~7|j 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。
<Gb
%uny 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JWHSnu! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#MgvG, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Plo ,XU D-ADv3E, 五. 问题1:一致性
M'5'O;kn 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?|
\L]|-f(4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hKe30#:v KS<Jv; struct holder
#Ob]]!y {
ecHP
&Z$ //
Jh@_9/? template < typename T >
gR gog*z T & operator ()( const T & r) const
l[Z)@bC1 {
]> G&jd7 return (T & )r;
2[R$RpA_ }
?b:_AO& } ;
}DIF%}UK\ t&RruwN_; 这样的话assignment也必须相应改动:
a W;aA'! rY}B-6qJn template < typename Left, typename Right >
}C#3O{5 class assignment
i$Z#9M9 {
1:NS}r+>3. Left l;
;A#~`P Right r;
">90E^ public :
HD-Erop assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y E1Hpeb template < typename T2 >
T@48 qg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$99R| ^ } ;
l5O=VqCj F[E?A95W 同时,holder的operator=也需要改动:
t_c?Wp~tH .9M.| template < typename T >
AU{:;%.g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bLS&H[fK {
6?gi_3g
return assignment < holder, T > ( * this , t);
|nxdB&1n }
ME+em1ZH %a8&W 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。
z+VV}:Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l5J.A@0 Cvn$]bt/s return l(rhs) = r;
U{#xW 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。
P Jo 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T\sNtdF`: ]Yz'8uts template < typename Tp >
TOT
PzB class constant_t
?q$P>guH6- {
F)ci9- b@ const Tp t;
4rp6 C/i public :
S+T|a:]\7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n0fR u`SNV template < typename T >
J$[Q?8
ka const Tp & operator ()( const T & r) const
{bkGYx5.C {
buYDl return t;
>t#\&|9I }
qgexb\x\4 } ;
Y5%;p33uFG pVG>A&4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W"qL-KW 下面就可以修改holder的operator=了
(%DRt4u<H !S,pRS+ template < typename T >
UR:n5V4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0k1MKzi Q {
j|4tiv> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/'&v4C^y> }
8=4^Lm - L`7+ 同时也要修改assignment的operator()
t)(v4^T V9{B}5KC
template < typename T2 >
r@|ZlM@O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?>?ZAr 现在代码看起来就很一致了。
/Ynt<S9" Pd],}/ZG- 六. 问题2:链式操作
0O;
Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Cyf]`* 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。
8S= c^_PJ 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。
-W^2*w 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。
R=86w_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~UW{)]_jox 4K #^dJnC template < typename T >
u'Pn(A@1R struct result_1
7b,AQ9 {
)$F6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z@nmjj i } ;
UP*yeT,P, d<?X3&J 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:
dw99FA6 ]>*I) H)
template < typename T >
#VR`?n?, struct ref
ds')PIj {
%\ _h7: typedef T & reference;
q8tug=c } ;
vT}pbOTh
template < typename T >
=ZrjK=K struct ref < T &>
GiFf0c
9 {
Y?e3B x7*b typedef T & reference;
KZ
@l/s } ;
C}bPv+t "mG!L$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i&5!9m`Cw ]q37 Hj template < typename T >
.Btv}b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6yi/YM {
Y~x`6 return l(t) = r(t);
H8x:D3C0 }
%Ln?dF+ 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。
wfWS-pQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<vO8_2,V- !zF4 G,W 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
=
c/3^e _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5Bzuj` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8UlB~fVg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>n#g9v K 最后的布局是:
EgCp:L{ Add
j(UX
6lR / \
upZYv~Sa Divide 5
n,1NJKX / \
aJ% e'F[ _1 3
`W
D*Q-&n 似乎一切都解决了?不。
gE-lM/w 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0<6rU 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。
Z&BM%.NZJ 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:
B6^w{eXN K7n;Zb:BR template < typename Right >
vK[v
eFH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^p'D <!6sK Right & rt) const
Z5{*? 2 {
1nw$B[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v GulM<YY }
c4FOfH| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hCSRsk3 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。
Oct\He\. 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。
F&>T-u-dog 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。
9Ba|J"?Y k 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。
]QjXh> 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?
gs^UR6
D, 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:
?w c3+?\J #khyy-B= template < class Action >
)dUd `g class picker : public Action
x`/m>~_ {
ROlzs} public :
WzNG<rG picker( const Action & act) : Action(act) {}
N6-2*ES // all the operator overloaded
s/k } ;
;[;S_|vZ=) #8WR{ 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。
1+.y,}F6b 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:
^ mQ;CMV =1uj1.h template < typename Right >
XACEt~y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
noB}p4 {
1.ugXD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#I*ht0++ }
7J)a "d^e Xs#?~~"aC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ocDVCCkxg 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。
P+_\}u; H/ B^N,oi template < typename T > struct picker_maker
ZJ{+_ax0K {
,vHX>)M| typedef picker < constant_t < T > > result;
4 I]/ } ;
JsoWaD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&p(*i@Ms {
ttJ:[ R' typedef picker < T > result;
Fg}5V, } ;
da7x 1n$D ` wsMybe# 下面总的结构就有了:
)H=[NB6J8 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。
n"`SL<K1 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。
"S:NU.c? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
El8.D3 至此链式操作完美实现。
II f >z_m d$G%F $BTs eyl) uR 七. 问题3
l1.Aw|'D 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。
1.cUolnr ?X5glDZ$ template < typename T1, typename T2 >
Y9c9/_CSj ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bI6V &Dd {
|2c!t$O@v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Wb-'E%K }
5qAE9G!c ?28G6T]/?d 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:
]Rys=.! JKu6+V jO template < typename T1, typename T2 >
-uY:2 struct result_2
8G^B%h] {
5)zj){wL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l Ib>t } ;
uq1(yyWp( d)J] Y=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?
Ga/\kO)x_ 这个差事就留给了holder自己。
nr9#3Lb pU)3*9?cIl Ia>th\_& template < int Order >
T>:g
ME class holder;
x_^OS"h- template <>
Fn0LE~O}-8 class holder < 1 >
0:(dl@I)@ {
;>x1)|n5 public :
!6i template < typename T >
8 $*cfOC struct result_1
p]IhQnj2 {
EO!cv,[a typedef T & result;
o9SfWErZ } ;
,IX4Zo"a template < typename T1, typename T2 >
ba:du
|Ec struct result_2
VDI S`E {
w"Y55EURB typedef T1 & result;
|Bt x&'m } ;
dCJR,},\f template < typename T >
a9q?9X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dZ81\jdYv {
yA )+- return (T & )r;
sf&K<C]( }
|^9ig_k` template < typename T1, typename T2 >
i{RS/,h4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)o(F*v {
g,]5&C T3v return (T1 & )r1;
gJfL$S'w }
c!FjHlAnP } ;
S{|)9EKw
K`Zb;R
X template <>
z_0 lMX` class holder < 2 >
?d`+vHK]> {
c15^<6]g public :
>" 8j{s template < typename T >
ee?Mo` struct result_1
s~ZC!- [; {
+s 0Bt ' typedef T & result;
|>V>6%>vK6 } ;
Uwil*Jh template < typename T1, typename T2 >
6_
0w> struct result_2
^\9G{}VY {
gMMd= typedef T2 & result;
?{Z0g+B1 } ;
H%gD[!^ template < typename T >
c|a|z}(/J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]ZATER)jq {
bo/!u
s# return (T & )r;
=_:L
wmI }
DLM9o3/*J template < typename T1, typename T2 >
;5_S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0'oT {iN {
6KTY`'I return (T2 & )r2;
]>i0;RME }
&;3z 1s/ } ;
oh)l\ #9"_|d=l ^( VB5p
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> >。
3k0%H]wt 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<LZvh8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d9( Sj? SX,zJ`" return l(i, j) = r(i, j);
'$^ F.2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B)`X7uG tAi9mm;k return ( int & )i;
j( :A return ( int & )j;
H
>{K]7D/y 最后执行i = j;
:_zKUv] 可见,参数被正确的选择了。
3%a37/|~y N^N?!I ?R} oXSVT v[
'5X %%[TM(z 八. 中期总结
l
d9#4D[# 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:
::` wx@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8[ OiG9b 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\uOd` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rXX|?9' [40 YoVlfM z+I-3v x"80c(i Qd?P[xm [9^e
u>)A 九. 简化
/B7
GH5 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。
uNg.y$>CX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`yXy T^ 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:
|L&V-f&K 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
m`"s$\fah +-*/&|^等
Hyg?as>}u 2. 返回引用。
bwFc>{Wo5 =,各种复合赋值等
E>D@#I> 3. 返回固定类型。
}tPl?P'` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s qKkTG3 4. 原样返回。
zL'n
J operator,
^B9wmxe 5. 返回解引用的类型。
y;jyfc$
` operator*(单目)
8hg(6 XUG 6. 返回地址。
-(G2@NG operator&(单目)
\zwb> ^ 7. 下表访问返回类型。
*?+!(E operator[]
AtOB'=ph* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z-j \S7F operator<<和operator>>
5sE}B8
mF ]Y?$[+Y 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。
dp"w=~53 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`L>'9rbZO M~IiJ9{ template < typename Left >
\=<.0K A~
struct value_return
7>LhXC {
4$"Lf'sH6 template < typename T >
eC-TZH@ struct result_1
"<WSEs {
S}E@*t2h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
GZw<Y+/V"5 } ;
I}=}S"v )".gjW8{#L template < typename T1, typename T2 >
{~"=6iyj struct result_2
rSk $]E ]Z {
rd RX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
P
dJ*'@~i } ;
a#1X)ot } ;
S]>_o "|HV &,/T<V `3-j%H2R 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
k#.co~kS %YXC-E3@O 下面我们来剥离functor中的operator()
?r+tU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZttL*KK -h_v(s2 return l(t) op r(t)
m8?(.BJ% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9pgct6BO return op l(t)
<O WPG, return op l(t1, t2)
d2Y5'A0X return l(t) op
l>ttxYBa<d return l(t1, t2) op
JeA}d return l(t)[r(t)]
5?O"N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y^
:x2P E(oNS\4 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:
R3~&|>7/T 单目: return f(l(t), r(t));
38#(ruv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cZYX[.oIB 双目: return f(l(t));
%(E6ADB return f(l(t1, t2));
qr@,92_ 下面就是f的实现,以operator/为例
Nl+2m4 0kkiS3T struct meta_divide
_,}Ye,(^= {
efhwbn template < typename T1, typename T2 >
rLnu\X=h$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1a<,/N}}t {
K( p1+GHC return t1 / t2;
)fa }
| @YN\g K; } ;
v<)
}T5~r jK{MU) D+ 这个工作可以让宏来做:
6f?DW-)jp/ %%_90t #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'>6-ie^0 template < typename T1, typename T2 > \
N
8OPeY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wqyAEVea'8 以后可以直接用
{p-%\nOC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6/z}-;,W' 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
;V;4# (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。。。)
HCu1vjU(] AL;"S;8 t@ Jo ?0s 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
<7p2OPD 0Zq"- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YMWy5 \ class unary_op : public Rettype
_CZ* z {
n Au>i< Left l;
3.jwOFH$ public :
^;2L`U@5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ij TtyTC "P|G^*"~2 template < typename T >
e7;]+pN]J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O$$N{ {
#?/.LMn{ return FuncType::execute(l(t));
RBb@@k[v }
cmI8Xf]"P- lz( 9pz template < typename T1, typename T2 >
:eO]65N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JdAjKN {
ug{F?LW[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
"Vh(%N`6 }
936t6K& } ;
EKt-C_)U (lm/S_U$ <HD/&4$[ 同样还可以申明一个binary_op
<L`R!} 1Tl("XV3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*dTw$T# class binary_op : public Rettype
4[#.N
3Y4* {
yTEuf@ Left l;
EZHEJW'JnE Right r;
F7hQNQu: public :
nYe}d! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[
~E}x DXiD>1(q template < typename T >
<Du*Re6g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-Av/L>TxlI {
{L0w&~$Fy return FuncType::execute(l(t), r(t));
_&M>f? l }
w.3R1}R c;e,)$)-| template < typename T1, typename T2 >
NanU%#& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uqn Z {
k9,"`dk@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ac54VN }
-1o1k-8d } ;
w7C=R8^ ob;oxJ@[c ,&9|Ac?$ 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 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#7>CLjI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ovohl<o\ 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。
.jKO 6f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n >Ei1 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。。。
b-Hn=e _ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
U}7[8&k1 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)
'UyL%h;nJ 下面是修改过的unary_op
cwroG#jGT kel {9b=i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/[s$A? class unary_op
$CmTsnR1#y {
wnX6XyUH Left l;
*+AP}\p0F r$7rYxFR public :
QKO(8D 6+ #cs!`Ngb+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7Tbk ti; I?"5i8E template < typename T >
erqB/ C struct result_1
*/)gk=x8 {
9 2EMDKJ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kD>vQ? } ;
&<V~s/n=6? d(!N$B\[5T template < typename T1, typename T2 >
R32d(2%5K struct result_2
m+g>s&1H
{
|#wz)=mD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ry0 =N^ } ;
)B_h"5X4\y *"ShE=\p template < typename T1, typename T2 >
8'_Y=7b0Nw typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p!ErH]lH {
DFonK{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m5Kx}H~ }
#7=LI\ wk#QQDV3|0 template < typename T >
H<;j&\$q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0h#M)Ft {
67x^{u7 return OpClass::execute(lt(t));
w.f[) }
YC'~8\x3z qE}YVKV* } ;
fsd>4t:"\ }b`*%141 U4gJ![>5j 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
=HHg:" 好啦,现在才真正完美了。
V{{x~Q9 现在在picker里面就可以这么添加了:
vEGK{rMA #EUgb7 template < typename Right >
<Tf;p8# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(rn x56I$ {
U5"Oh I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V-jL`(JF% }
7g9 ^Jn 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。
;kBies>V #cS,5(BM 99K+7G\{ Sj?sw]3 <>s\tJ 十. bind
Q%^bA,$&D 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.Er/t"Qs; 先来分析一下一段例子
,~(}lvqVH u7WM6X gH3kX<e int foo( int x, int y) { return x - y;}
~b0qrjF;O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(B<AK4G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
C&kl*nO 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`gN68:B 我们来写个简单的。
uFZB8+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EG4bFmcs 对于函数对象类的版本:
<9a_wGs G6{A[O[ template < typename Func >
~79Qg{+]N struct functor_trait
pIiED9 {
F
t/
x5 typedef typename Func::result_type result_type;
[nIG_j>D-f } ;
=pyZ^/}P 对于无参数函数的版本:
jSp&mD*xv #l# [\6 template < typename Ret >
NqE7[wH struct functor_trait < Ret ( * )() >
Gj`Y2X2r {
O'|P| typedef Ret result_type;
tkqBCKpDa } ;
b.q"s6u 对于单参数函数的版本:
E(kpK5h{ 2%C5P0;QX template < typename Ret, typename V1 >
'8kjTf#g<l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a<jE25t {
."Ix#\|x typedef Ret result_type;
fhIj+/{_O } ;
%%cSvPcz 对于双参数函数的版本:
U4l*;od \}QuNwc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VfqY_NmgC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
w<>6>w@GZ {
>ydb? typedef Ret result_type;
L_1_y, 0N } ;
I5yd )72 等等。。。
7h9[-d6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m2q;^o:J
Am%a4{b template < typename Func >
xT?} wF struct func_return
gq_7_Y/ {
yX.5Y|A< template < typename T >
(<R\ struct result_1
P,;b'-5C {
NQiecxvt= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]VG84bFm } ;
ciGpluQF P[I*% template < typename T1, typename T2 >
^Ii \vk struct result_2
t#pqXY/;D {
pG F5aF7T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xe gL! } ;
2u*h*/ } ;
_E1]cbIo EOPS? @ O`[iz/7m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5
2@udp y }&4HrT& template < typename Func, typename aPicker >
|IX` ( class binder_1
Z"n'/S:q {
q?Ku}eID3 Func fn;
NM1cyZ aPicker pk;
+)JNFy- public :
RBv= psyH?&T template < typename T >
M$>WmG1~D struct result_1
6&OonYsP {
WrK^> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W(PW9J9 } ;
Tl/Dq(8JH X/;"CM template < typename T1, typename T2 >
4Ow
Vt& struct result_2
#r:Kg&W2FO {
JI[rIL\Ey typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!g8.8(/t) } ;
|$|n V^y ++p&
x{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v;F+fOo K_lCDiqG template < typename T >
d,Dg"Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@=zBF'<.9 {
g9lg return fn(pk(t));
~cg+BAfu }
PEQvEruZ} template < typename T1, typename T2 >
n5,Pq+[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I3E8vi%B. {
C;:1CK return fn(pk(t1, t2));
?=@Q12R)X }
}HQT@&= } ;
$d??( YDzF( ']o: j
n&9<"W 一目了然不是么?
JpHsQ8< 最后实现bind
5tCq}]q#P T[! q&kFB \3:{LOr%* template < typename Func, typename aPicker >
eS# 0- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wM&x8 < {
?KuJs9SM return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I3[RaZ2z{ }
AU?YZEAei KZ
>"L 2个以上参数的bind可以同理实现。
;eEtdoy 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
7;s0m0<%~ PQ#-.K 十一. phoenix
|(w#NE5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@U.}Ei vFvu8*0 for_each(v.begin(), v.end(),
Hr,gV2n (
9M~$W-5 do_
U
&k3 [
K[;,/:Y cout << _1 << " , "
|/Q. "d ]
{kO:HhUg .while_( -- _1),
Q+js2?7^ cout << var( " \n " )
F4{. 7BT )
9oN'.H^ );
o|n0?bThS- oW1olmpp= 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:
"uERa(i 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
..{^"`FQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>;U%~yy}qc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LK}eU,m= 6]A\8Ty 90696v. template < typename Cond, typename Actor >
_~&vs< class do_while
['`'&+x&! {
-ns a3P Cond cd;
=y/Lbe}: Actor act;
5{f/H]
P public :
2Sd6b 2- template < typename T >
Z"nuO\zH~ struct result_1
7Ki7N{Kt {
EGO@`<"h typedef int result_type;
R,Uy3N } ;
?O^:j!C6 TbM*?\7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*"L:"i`*$ &
b2(Y4 template < typename T >
?^GsR[-x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3nGK674;z {
j?ubh{Izm do
^Iq.0E9_ {
:iiTz$yk act(t);
jl29~^@}1i }
Q*o4zW while (cd(t));
8j+;Xlh return 0 ;
U .jMK{ }
+a@SdWf } ;
OtqLigt&l y`Y}P1y* nrhpId 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2xm?,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。
'v)+S;oB 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。
k( ^ 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。
1S@k=EKM 下面就是产生这个functor的类:
h"m7r4f N=x,96CF l8li@K template < typename Actor >
$$>,2^qr&L class do_while_actor
7nIMIkT: {
8\_,Y
ji Actor act;
B}T72!a public :
l,8|E do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-p~B
-, yU`IyaazZ template < typename Cond >
[a6lE"yr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y['icGU6 } ;
LRgk9*@, L2tmo-]nw .=D6<4#t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5Ep 最后,是那个do_
81g0oVv 4 .qjTR / nRaxzf' class do_while_invoker
9bvd1bKEW {
)A"7l7?.n) public :
{QJ`.6Kt template < typename Actor >
fA5#
2P{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eIl&=gZ6> {
!b_IH0]U return do_while_actor < Actor > (act);
W[DB!ue }
~*WbMA } do_;
c0~'5Mlp iBt5aUt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l0V@19Ec 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&v88xs 最后来说说怎么处理break和continue
(C|%@6 1S 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。
sa])^mkq( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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