一. 什么是Lambda
&2i3"9k 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
iP nu *29 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,
Y bX3_N& ]6#7TT )}{V#,xz@ l,(Mm,3 class filler
`/+%mKlC|[ {
'1o1=iJN@$ public :
,sU#{.( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
">?ocJ\9 } ;
c(:qid +1`Zu$| qJ\tc\ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
g(9\r Y6J7N^ N|G=n9p Zjo8/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k{fTqKS%h qT
U(]O1 O^tH43C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!kzC1U 86.LkwlqoH Km)5;BQxg ve#*qz Y 二. 战前分析
lP9XqQ( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
y1zNF$<q 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
JjH#,@'. !y1]S .; % FN3/iM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t6zc$0-j" /* --------------------------------------------- */
B5-G.Z vector < int *> vp( 10 );
\M@9#bd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@ P[o /* --------------------------------------------- */
N{lj"C]L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yS*s[vT /* --------------------------------------------- */
st8=1}:&\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[P'crV,m /* --------------------------------------------- */
?zypF 5a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
32DSZ0
/* --------------------------------------------- */
Sk*-B@!S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.*9+%FN `vkNp8| aFZu5-=x v^Vr^!3 看了之后,我们可以思考一些问题:
8XwZJ\5 1._1, _2是什么?
"X\|!Mxh 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。
f^
q0#+k ) 2._1 = 1是在做什么?
$6&P 69< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
@@!Mt~\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
h"mG \xi Y Mes314" +3@d]JfMh 三. 动工
yQ^k%hHa 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
6mFH>T*jzH D)yCuw{M: @y{i.G d+
LEi^ template < typename T >
:'\4%D=w class assignment
x2P}8Idg?A {
!OM
P] T value;
-uho; public :
OokBi 02b assignment( const T & v) : value(v) {}
w|~d3]BqT template < typename T2 >
a6UW,n"n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
s_`PPl_D$K } ;
mLa0BIP ZcTxE]Y #g ;][ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NPN* k]. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Hh/Z4`&yi 5if4eitS ?DN4j!/$ e ]@Ex class holder
R@h@@lSf {
IW48Sg public :
"E? 8.`T template < typename T >
Z0f0tL&A< assignment < T > operator = ( const T & t) const
MNy)= d&<P {
>e]46K return assignment < T > (t);
%]>LnbM>4 }
@iC,0AK4k } ;
a@1r3az ?J;* %s]l^RZ 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:
c=S-g 9J |!0R"lv'u static holder _1;
z8#c!h<@; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$6~
\xe= 5H+S= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8J&K_JC^ 而不用手动写一个函数对象。
U}c[oA un+U_|>c }]-SAM c$<7&{Pb 四. 问题分析
4JF8S#8B 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。
Ri,8rf0u 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。
owYSR?aG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M6ol/.G[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*`}4]OGv. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6Y#-5oEu/ Vrz6<c-'B 五. 问题1:一致性
Q77iMb] 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?|
2>s@2=Aq 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
YNGG> ;L Sa V]6/| struct holder
Jm%hb, {
X%+FM] //
OG#7Va template < typename T >
[zO T & operator ()( const T & r) const
3@k;"pFa< {
*fBI),bZa return (T & )r;
91oIx W }
V^qZ~US } ;
F",S}cK*MH <h_lc}o/ 这样的话assignment也必须相应改动:
;pU#3e+P8 ~YxLDo'.t template < typename Left, typename Right >
]rEFWA class assignment
gE,i
Cx {
)N{Qpbh Left l;
jni }o m Right r;
:!vDX2o)\ public :
sLx!Do$' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%4Nq T template < typename T2 >
RvL-SI%E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H}}]Gh.T } ;
X&^8[," I,{9vew 同时,holder的operator=也需要改动:
'ADaz75`*r E'p5 template < typename T >
%@<}z|.4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9R XT {
/rd6p{F return assignment < holder, T > ( * this , t);
~rBeJZ }
(7nWv43 & A=q _ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_
?f~UvK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~%Y*2i
f _7SOl.5ZE return l(rhs) = r;
M) 9Ss 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
RRaGc )B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a#X[V5|6Q s[:e '#^ template < typename Tp >
-\;x>=#B class constant_t
e_6@oh2s- {
U8?%Dq%i const Tp t;
;9,<&fe public :
u1yc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@] .Ko[P~ template < typename T >
]R^?Pa1Te4 const Tp & operator ()( const T & r) const
I;`)1
{
2Y&QJon) return t;
E<>Ev_5 > }
6:i(<7 } ;
#UH|,>W6 Q!Rknj 2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3=!\>0;E- 下面就可以修改holder的operator=了
V0mWY!i
Y_&D W4 template < typename T >
zJWh assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I:s#,!> {
wVCZ=\L} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Lwgk}!KR }
sygAEL;. `B;^:u 同时也要修改assignment的operator()
H"4^ `.+_}.m template < typename T2 >
d$<HMs:o@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#RoGyrLo 现在代码看起来就很一致了。
m(nGtrQJm V7u;"vD 六. 问题2:链式操作
T78`~-D4< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=iy%;>I` 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。
TD+V.} 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。
2<Pi2s' 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。
vMJv.O>HW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^JF6L`Tp p=6Q0r|' template < typename T >
bit&H struct result_1
//VgPl {
+*[lp@zU{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lmb5Z-xB } ;
qp>O#tj[ |yiM7U,i 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:
t&(}`W j+Nun template < typename T >
KFHn)+*" struct ref
UJ1Ui'a(!! {
I.I:2Ew+ typedef T & reference;
&eq>> } ;
v\ggFrG] template < typename T >
Ji SJi? struct ref < T &>
hKb-l`KO {
me@4lHBR typedef T & reference;
X
b-q:{r1h } ;
A P><l@ g"|QI=&_J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`,~I*}T>5W Kx?3 ] template < typename T >
qve2?,i8hM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D`3m%O(? {
{:c*-+? return l(t) = r(t);
YuD2Q{ }
w\KO1 Ob 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。
PgAC3%M6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
YC4S,fY` tUl#sqN_{ 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
F*rU=cu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$O,$KAC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g@YJ#S (} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AQ 3n=Lr 最后的布局是:
zghUwW |K Add
aoQK.7 / \
m\|I.BUG Divide 5
MGeHccqh2 / \
QbqEe/*$_ _1 3
}X94M7+-> 似乎一切都解决了?不。
49&p~g 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
:
'M$:ZJ 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。
\;&9h1?Mn 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:
jgbUZP4J> qsn6i%VH template < typename Right >
Fy8KZWim assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!]4'f/ Right & rt) const
;>Y,b4B; {
fb[f >1| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&'9 Jy'(X }
a) GLz 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*A.E?9pL\ 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。
HcwqVU 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。
%,$/wh)<V 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。
^il'Q_-{ 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。
]&w>p#_C 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?
w;}pebL: 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:
eZR{M\Q J2 {?P
cs template < class Action >
A~&Tp class picker : public Action
"jly[M}C {
5$0@f`sj public :
|=2E?&%? picker( const Action & act) : Action(act) {}
xM}lX(V!w // all the operator overloaded
vs;T}'O } ;
|H 0+.f; Bh?K_{e 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。
q:@$$}FjL 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:
%k
@ "* j@$p(P$ template < typename Right >
cx M=#Go picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
dQLR%i#P8 {
6f/>o$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|k3ZdM }
;=>4
'$8 8nw_Jatk1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.t|vwx 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-Wc'k 2oU H Yt&MK template < typename T > struct picker_maker
>u#c\s {
Tq[=&J typedef picker < constant_t < T > > result;
8xzEbRNJ) } ;
SbU=Lkx# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YpMQY-n {
&NiDv typedef picker < T > result;
Q]Q]kj2 } ;
VqV6)6 '>-
C!\t 下面总的结构就有了:
]+x;tPo functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
^XEX" E picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
J(F]?H picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w%;Z`Xn&u 至此链式操作完美实现。
}@Lbvaa vUh.ev0 *#{[9d 七. 问题3
kb{h` 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
67Rsd2 n_vopDMm template < typename T1, typename T2 >
2
>G"A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ycB>gd {
]@_M)[ x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A$vCm }
z%5i ^P "&Ym(P 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:
}8J77[>/ {` Bgxejf template < typename T1, typename T2 >
N)G.^9 struct result_2
\tE2@ {
&>43l+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
JVE]Qb_ } ;
+ou5cQ^ 6U)Lhf\'o 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?
"MZj}}l 这个差事就留给了holder自己。
;Q>(%"z}; .n1]Yk;,1 !~PLW] Z4 template < int Order >
1^rODfY 0 class holder;
z 3)pvX5 template <>
?zp@HSa9 class holder < 1 >
xo/[,rR {
:c%vl$ public :
//*>p template < typename T >
C*Avu struct result_1
~jMdM~} {
wZN<Og+; typedef T & result;
2ijw g~_@ } ;
!/O c)Yk template < typename T1, typename T2 >
'zV/4iE= struct result_2
r168ft?c {
l<0BMw S8 typedef T1 & result;
LQ
pUyqR } ;
*+TIF"|1 template < typename T >
TZL)jfhj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e!wBNcG2 {
f.,ozL3* return (T & )r;
6?OH"!b2-} }
H)aeSF5 template < typename T1, typename T2 >
GPnd7}Tn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HT7V} UiaO {
C(7uvQ return (T1 & )r1;
xb$eFiQ }
+V*FFv } ;
Q)x`'[3"7W ^pA|ubZ template <>
TUzpln class holder < 2 >
[P`t8 {
F3[3~r public :
>i=^Mh-bm template < typename T >
bJ8G5QU struct result_1
O.4ty)* {
(m|w&oA/ typedef T & result;
SAswP } ;
xh
Sp<|X_ template < typename T1, typename T2 >
vG9A'R'P struct result_2
,W"Q)cL {
uTY5.8 typedef T2 & result;
Y%OE1F$6NN } ;
TGx:#x*k template < typename T >
|pk1pV | typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D(6d#c {
]l.y/pRP5[ return (T & )r;
:=x-b3U }
= BW>jD template < typename T1, typename T2 >
l(|@ dp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[H$37Hx! {
OpeK-K return (T2 & )r2;
5]n5nqz }
c%Ht;
sK`* } ;
JI-q4L| AK%2#}k. FaO1?. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
f6n'g:&.W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
IKSe X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e-vL!&;2 H/m -$;cF3 return l(i, j) = r(i, j);
CbTYt6DC 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6u^MfOc rxtp?|v9 return ( int & )i;
r<4FF= return ( int & )j;
+BcJHNIB 最后执行i = j;
v#i,pBj 可见,参数被正确的选择了。
2OFrv=F 3]Rb2$p[= J{c-'Of2yi `[x`#irD iDej{95 八. 中期总结
xKIzEN
& 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:
"F%w{bf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ta\AiHm 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_/0vmgQ& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!U38aHG &x$1hx' @KRr$k t>;u;XY!; >-fOkOWXy !_<zK:`-L 九. 简化
I g*68M< 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。
2:0'fNXop 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=jZ}@L/+ 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:
)Cl!, m)~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NU>={9! +-*/&|^等
u'}SaX]0 2. 返回引用。
m3zmyw} =,各种复合赋值等
CC,_I>t 3. 返回固定类型。
:^".cs?g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
luD.3&0n 4. 原样返回。
*|S.[i_7 operator,
^6Y4= 5. 返回解引用的类型。
$w{!}U 2+- operator*(单目)
x#z}A&
6. 返回地址。
%7WQb]y operator&(单目)
}nNZp 7. 下表访问返回类型。
Kp[ F@A# operator[]
Ul#||B .c{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9&e=s<6dO operator<<和operator>>
2t'^ &wc%mQV 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。
mD@#,B7A 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F&?&8. =8BMCedH| template < typename Left >
NUH;\*]8s struct value_return
,{=pFs2 {
$|~YXH~O template < typename T >
?CSc5b`eo struct result_1
gaeMcL_^a {
8!87p?Mz typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R_iQLBrd } ;
Uz(Sv:G 6^
UQ{P1; template < typename T1, typename T2 >
z3RD*3b struct result_2
Fljqh8c5 {
P~Ss\PT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4LY
kK/: } ;
-yKx"Q9F } ;
];cJIa + ;u<tA
)+
}\NCFh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D*!p8J8Ku <)01]lKH 下面我们来剥离functor中的operator()
*xY}?vSs 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%-C pRS+vV3 return l(t) op r(t)
@ 63Uk2{W> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
OhUEp g[ return op l(t)
aKi&2>c5> return op l(t1, t2)
iDp'M`(6h return l(t) op
uLok0"} return l(t1, t2) op
@uru4>1_dy return l(t)[r(t)]
J'99 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@wa2Z 9C;Hm>WEpP 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
'n1-?T) 单目: return f(l(t), r(t));
QkMK\Up return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c@p4,G 双目: return f(l(t));
Y`$dtg { return f(l(t1, t2));
AUCk] 下面就是f的实现,以operator/为例
!*Hgl\t6a M=vRy|TL struct meta_divide
70s. {
t;?M#I\,{ template < typename T1, typename T2 >
;+pS-Zb
6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N>8pA) {
"VEA71 return t1 / t2;
d4'*K1m }
Gwl]sMJ } ;
/F#_~9JXG h>jLhj<07W 这个工作可以让宏来做:
wNzALfS tu.Tvtudzj #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
p'#
(^ template < typename T1, typename T2 > \
rl#[HbPM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3=r#=u5z 以后可以直接用
4dv5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k
4|*t}o7 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
G's
>0 (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。。。)
SRL`! sfLH[Q? 3awh>1N2W 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
jkz.qo-% :)/%*<vq, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~hYTs class unary_op : public Rettype
8^/V2;~^,> {
mc{gcZIm Left l;
>GR L5Iow public :
e+Qq a4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'3B\I# cY &SKV# template < typename T >
/ {|<3CEe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EvA{@g4> {
\SA"DT return FuncType::execute(l(t));
,{4G@:Fm }
be^09' JPeZZ13sS template < typename T1, typename T2 >
\2$-.npz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h( lkC[a& {
p8yn? ~]^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
U%E6"Hg }
!uIT5D } ;
DyZe+,g;S =_(i#}"A Y8*k18~ 同样还可以申明一个binary_op
m|tE3UBNv .23z\M8
- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M\%LB}4M class binary_op : public Rettype
al{;]>W {
V1aWVLltj Left l;
TDvUiJm Right r;
41\r7
BS public :
j/I^\Ms binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*hJ&7w ~ l`#XB:#U template < typename T >
z:Sr@!DZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%cy]dEL7 {
b{:c0z< return FuncType::execute(l(t), r(t));
/qf2LO'+ }
f>g<:.k* f-Yp`lnn.d template < typename T1, typename T2 >
Oy U[( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%by8i1HR {
*k&yD3br-V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{Q/XV= }
H.sYy-_]F } ;
:o!bz>T C~C}b
]QB<N|ps 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
([Gb]0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
mkJC*45 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B@R3j 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1e Wl:S} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+9 Uo<6} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
L^}i7nJ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
RbexsBq 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
3*N-@;[>b 下面是修改过的unary_op
{J`]6 ba Y[oNg>Rz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{9yv3[f3 class unary_op
T]&%
KQ {
~;m3i3D Left l;
fc}G6P;3{ HM'P<< public :
l4 @ :/F=j;o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}sbh|# Eb9 eEa<W template < typename T >
K^H{B& b8 struct result_1
=Gka;,n {
-pWnO9q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(e:@7W)L } ;
7=$@bHEF#* *$ template < typename T1, typename T2 >
9qhX\, h struct result_2
5"x=kp>!d {
s7x&x;- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'X()|{ } ;
f-w-K)y$ht XkG:1H;Q% template < typename T1, typename T2 >
=qQH,{]c6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?CaMn b8 {
,\HZIl[8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i|- 6 }
^A4bsoW Ro&s\T+d template < typename T >
4$j7DJ8dj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v[3QI7E3 {
1qEpQ.:]( return OpClass::execute(lt(t));
z>\vYR$ }
'<Nhq_u{ ?`m#Y&Oi } ;
yuTSzl25,/ br@GnjG ?Ek 3<7d 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
3Kv~lo^ 好啦,现在才真正完美了。
h KZ<PwBi 现在在picker里面就可以这么添加了:
Bh'_@PHP !=C74$TH
template < typename Right >
3#=%2\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
wt8?@lJ"/ {
q 9cN2|: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\Vc-W|e }
@
m' zm: 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
xJ2DkZ +#||
w9p
j -H2h ,Z2fVz~9 k&|#(1CFY 十. bind
GFq,Ca~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
oxs0)B 先来分析一下一段例子
_$&C$q$ 1y =)Aav! +3;`4bW int foo( int x, int y) { return x - y;}
cip"9|" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
gpIq4Q< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.u+ZrA# 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。
:A~6Gk92A 我们来写个简单的。
,'7 X|z/_> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-y@#
^SrJ 对于函数对象类的版本:
4pYscB %K9 9_Cl3 template < typename Func >
K2'Il[ struct functor_trait
1
P0)La# {
E<
57d,3l typedef typename Func::result_type result_type;
P(n_eIF-f
} ;
!x%$xC^Iz 对于无参数函数的版本:
6~:eO(pK
l Ys+2/>! template < typename Ret >
2 Nr* struct functor_trait < Ret ( * )() >
EFd9n {
+>w %j&B typedef Ret result_type;
qs9q{n-Aj } ;
M,uQ8SZA[ 对于单参数函数的版本:
r5 k{mV+ EFZ]|Z7 template < typename Ret, typename V1 >
vtm?x,h struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T@Q,1^?i {
(IE\}QcK typedef Ret result_type;
I%8>nMTJ } ;
;,OZ8g)LH 对于双参数函数的版本:
[EdX6 +*'^T)sj/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\&KfIh8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>[$j(k^ {
'}F=U(! typedef Ret result_type;
j9voeV|7 } ;
>EVY, 等等。。。
B&bQvdp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Q5kf-~Jx+ UWf@(8 template < typename Func >
?y1G,0, struct func_return
eu^B {
xE0'eC5n^ template < typename T >
=
Ff 2 struct result_1
h)~i?bq!/ {
x/)o'#d$|l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8|U-{"!O? } ;
Omkpjr(1 A;ti$jy template < typename T1, typename T2 >
n
_H]*~4F struct result_2
R9-Ps qmF {
]:K[{3iM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v
7g? } ;
DJ]GM|? } ;
]b&"](A vz87]InI )W0zu\fL = 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T \"eqa v
?OIK=Xm template < typename Func, typename aPicker >
~4}'R_ class binder_1
IXJ6w:E {
B=,j$uH Func fn;
EPn0ZwnS:M aPicker pk;
!^h{7NmP[ public :
o4l=oY:' ;vkk$
- template < typename T >
$!m (S&f struct result_1
$HE ?B{ {
;bh[TmQTJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J;mvD^`g } ;
ymr#OP$<S E$?:^ausu template < typename T1, typename T2 >
4w)aAXK struct result_2
cCWk^lF], {
7G 3*@cl typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iAd3w 6 } ;
\5ZDP3I ?A\[EI^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fdCN?p[_ Obl,Qa:5 template < typename T >
wFHz<i!jr& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\'}? j- 8 {
9yA? 82)E return fn(pk(t));
m~xO;_m }
A"PmoV?lAm template < typename T1, typename T2 >
Oj`I=O6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5N'Z"C0 {
B+w< 0No return fn(pk(t1, t2));
2uajK..b }
F~O}@e{ } ;
m@2;9 bFt$u]Yvo y"o@?bny 一目了然不是么?
Kz`g Q |S 最后实现bind
{ :~D #383W)n
IBY(wx[5S template < typename Func, typename aPicker >
}.$5'VGO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s<;kTReA {
MNzWTn@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}vGWlNd#g }
0Ia8x?80V X$4MpXx 2个以上参数的bind可以同理实现。
g/v"E+ 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。
$w@0}5Q m0(]%Kdw 十一. phoenix
}wkZ\q[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@$bEY#*C [ {|868 for_each(v.begin(), v.end(),
#;WKuRv (
U<"@@``+N do_
+LEU|# [
@|hn@!YK cout << _1 << " , "
f(r=S Xa* ]
)t#v55M .while_( -- _1),
$Z2Y% z6y cout << var( " \n " )
4{Q{>S*h )
ivb?B,Lz0 );
K>a+-QWK3 "{igrl8 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
\dzHG/e 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
y {PUklq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+YA,HhX9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zP(UaSXz/ &P,z$H{o@ ZNX=]]HM<n template < typename Cond, typename Actor >
6k@(7Mw8A class do_while
e71dNL'$ {
;
wpX Cond cd;
]?$eBbt Actor act;
PAUepO_ public :
{"x>ewAf template < typename T >
4U1!SR]s struct result_1
\F
}s"# {
+ yF._Ie= typedef int result_type;
'q:t48& } ;
ff3HR+%M \j$q';9p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g=gWkN
< -3)]IA template < typename T >
d>f.p"B.gj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0kp#+&)+ {
Q-qM"8I do
P t)Ni {
fZH";_"1 act(t);
k-`5TmW }
ZI0C%c.~ while (cd(t));
R;{y]1u return 0 ;
IB
sQaxt. }
*co=<g]4KY } ;
ktu{I -hpJL\ng \>%.ktG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
REe<k<>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。
>Wbt_%dKy 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。
!4blX'<w 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。
i3s,C;7[2 下面就是产生这个functor的类:
L#|,_j=9 _?+gfi+ 4 )U,A~! template < typename Actor >
0bt"U=x4 class do_while_actor
Y\sSW0ZX {
mg)Zo C Actor act;
I\|x0D public :
=(-oQ<@v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
X4D> +frkC| . template < typename Cond >
64hl0'67y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z'(][SB } ;
O'OVj zh<[/'l VEuT!^0Z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Pz/bne;= 最后,是那个do_
w[A$bqz <H,q( :pM <DM
/"^* class do_while_invoker
_Kw<4$0<p {
B}(+\Q$I public :
[YsN c template < typename Actor >
%]zaX-2dm! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wTL&m+xr {
ZE!dg^-L return do_while_actor < Actor > (act);
)Ycjx~
}
Wd R ~ } do_;
}aPx28:/ FBR]) h'Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7LQLeQvB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-j6&W` 最后来说说怎么处理break和continue
ZP]l%6\. 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。
<ah!! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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