一. 什么是Lambda
]'"Sa<-> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eZ+6U`^t 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,
0ki- /{; XPU>} 4{ |1"&[ . EG`6T class filler
k#zDY*kj {
;Y[D#Ja- public :
^~.AV]t| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lOp.cU } ;
[{Jo(X u5Vgi0}A TIxOMY y 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:
I`_I^C3 Y X^c}t}U [8a(4]4 s~].iQJ{B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W2#<]]- [#C6K ' vX\9#Hj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rHTZM,zM=H !8[T*'LJ-
c)LG+K `hZh}K^ 二. 战前分析
9xO@_pkX 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。
M2 |!,2 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
H7GI`3o ZX` \so,&, [B#XA}w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9zb1t1[W /* --------------------------------------------- */
mmbe.$73 vector < int *> vp( 10 );
)\#*~73 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h@Ea5x /* --------------------------------------------- */
mpug#i6q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6{buel(|e /* --------------------------------------------- */
X2@Ef2EkM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3fhY+$tq /* --------------------------------------------- */
Ba@~: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
UuWIT3W>% /* --------------------------------------------- */
ce9P-}d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
} Xo#/9 ["<Xh0_ {#qUZ z- dazNwn 看了之后,我们可以思考一些问题:
LNWS 1._1, _2是什么?
"t&=~eOe3 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。
j*<J&/luYZ 2._1 = 1是在做什么?
<7VLUk} 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。
xeSch?} 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。
W|m(Jh[w] 46}U+> AQUAQZc 三. 动工
BV
B2$&eJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x[)-h/&Fh RJ'[m~yl5X } +}nrJv xqzeBLU template < typename T >
.DhI3'Jrl class assignment
l.o/H| {
1~c\J0h)d T value;
Dj(PH3^ public :
bRxI7 ' assignment( const T & v) : value(v) {}
Ze~P6 template < typename T2 >
PGJh>[s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0[l}@K? } ;
ZPmqoR[ C P}fxDW A7Ql%$v7^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^x\VMd3*w 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
P+o"]/7U |CDM(g>% /AD&z?My+E
p>7qyZ8 class holder
X$>F78e* {
&SE}5ddC7 public :
bg i_QB#k\ template < typename T >
no3yzF3Hi assignment < T > operator = ( const T & t) const
E2'Wzrovlo {
-U /)y:k!% return assignment < T > (t);
PaI\y!f }
TRGpE9i } ;
ChTq !W CW+kKN Iw`tbN
L[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.D
4G;=Q @KTuG ?. static holder _1;
<R]m( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{s
mk<NL u2oS Ci for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i wgt\ux. 而不用手动写一个函数对象。
e,xL~P{| FMVAXOO lV$JCNe =HCEUB9Fs 四. 问题分析
B-MS@<2 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。
,a{85HLr] 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。
.t_t)'L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5G`HJ6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hI:.Qp`r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[A7TSN l;iU9<~ 五. 问题1:一致性
ipwlP|UjQ5 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?|
z$?F^3> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
['IH*gi 7
~~ug struct holder
_"1RidhH {
[<#jK}g //
Op%OQ14$ template < typename T >
sG`x |%t T & operator ()( const T & r) const
X<L=*r^C,= {
>9{?]x return (T & )r;
SY+0~5E }
fkZHy|m } ;
g{Hgs /TpTR-\I0 这样的话assignment也必须相应改动:
*D?_,s "U}kp#) template < typename Left, typename Right >
l
r&7 qu class assignment
Vgm'&YT {
IEhD5? Left l;
|8k1Bap`z Right r;
Kv|
x
-_7 public :
/Q;wz!V$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q6>eb template < typename T2 >
G,)zn9X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ai_ve[A } ;
o]<Z3) ~!$"J}d}< 同时,holder的operator=也需要改动:
,&_H
X<%D@$ template < typename T >
Oh! {E5!) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[[$CtqLg {
'0HOL)cIz return assignment < holder, T > ( * this , t);
=Wcvb?;* }
}p~2lOI oPKLr31zt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
p3M!H2W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z5jw\jBD %zcA|SefP return l(rhs) = r;
e(t}$Q= 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。
e$~[\
w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d6J/)nl v6*0@/L
M template < typename Tp >
MNu0t\`p4 class constant_t
-uYxc=4Lh {
:*Wq%Y=
const Tp t;
sM-,95H public :
VhO%4[Jl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l!tR<$| template < typename T >
IbI0".o const Tp & operator ()( const T & r) const
GKt."[seV {
36=aahXd\ return t;
(uC8M,I\ }
pQiC#4b } ;
]DNPG" ]}v]j`9m% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b}K,wAx
下面就可以修改holder的operator=了
pl]|yIZ KqFI2@v
template < typename T >
i=gZ8Q=H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,#)d {
Lk(ESV;r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8c9HJ9vk }
~+Gh{,f WE) *~5 同时也要修改assignment的operator()
*~^63Nx! 0>{ ]* template < typename T2 >
uVEJV |^/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
27SHj9I 现在代码看起来就很一致了。
hN3FH#YO r)^sHpK:` 六. 问题2:链式操作
: B^"V\WE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|N&t 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。
;5tOQ&p%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。
?%6oM 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。
4zyQ "?A~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1iF=~@Nz_ Pe_O( template < typename T >
,jY:@<n struct result_1
yT7$6x {
'I$FOH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J0!V ( } ;
1B;2 ~2X RcYUO* 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:
Rl ]x: IJ Jp5[w template < typename T >
E{\CE1* struct ref
$lxpwO {
gC1LQ!:;Oi typedef T & reference;
k6bct@7 } ;
>$D!mraih template < typename T >
vG_R( ]d struct ref < T &>
@62,.\F {
GAj%o]}u typedef T & reference;
Blxa0&3 } ;
od)TQSo &s".hP6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zH]oAu=H e0P[,e*0 template < typename T >
q/b+V)V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IhNX~Jg'^ {
5MnP6(3$ return l(t) = r(t);
l 2Sar1~1 }
JQ%hh&M\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。
'ZF6 Z9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LzU'6ah';5 E
f\|3D_ 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
^2kjO/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Rt#QW*h\|i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
YmC}q20; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
CP7Fe{P 最后的布局是:
@;4;72@O Add
=dAAb\: / \
7p1Y g Divide 5
u}%OC43 / \
aGbG@c8PRi _1 3
5SY%B#;5G 似乎一切都解决了?不。
bWo 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。
/WnCAdDgZ 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。
F*KQhH7Gf 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:
FSM M Ph=NH8 template < typename Right >
l2LQV]l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E+ /Nicn= Right & rt) const
tc'iKJ5) {
:H&Q!\a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uz!8=,DFw }
({E,}x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u !BU^@ P 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。
}k }=e 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。
nYx
/q 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。
@\g}I`_M 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。
FsED9+/m 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?
!/p|~K 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:
)J 'F]s lq9|tt6Z template < class Action >
nq!=9r class picker : public Action
IH`Q=Pj {
FDl/7P`b( public :
C'I&< picker( const Action & act) : Action(act) {}
sx#O3*'>1 // all the operator overloaded
76w[X=Fv } ;
TDo)8+.2z Y(Qb)>K 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。
S(PV*e8 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:
J@-'IJ )]fiyXA
template < typename Right >
Z|_V ;*
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
GKoYT{6 {
O!"K'Bm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:tZsSK }
dUv@u!}B wH|%3@eJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
cP?GRMX@} 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。
y[i}iT/~ c[-N A template < typename T > struct picker_maker
7rdmj[vu {
Nr*l3Z>LD typedef picker < constant_t < T > > result;
LgF?1? } ;
QP'sS*saJ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?6_]^:s {
Ic&~iqQ typedef picker < T > result;
uj3`M9 } ;
#2^0z`-\_z F${sEtH 下面总的结构就有了:
Qf_N,Bq{a 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。
X`g<"Ka 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。
(1CP]5W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5~h)pt47 至此链式操作完美实现。
kqeEm{I $s_k/dM~& M]o]D;N~l 七. 问题3
vl/!w2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
}[eUAGhDU Zz} o t template < typename T1, typename T2 >
PY.HZ/#d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uf?;;wg {
sK%b16# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YIk@{V }
r^Ra`:ca ft/k-64 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\IQG%L{ Uc!k)o#= template < typename T1, typename T2 >
3N > V
sl struct result_2
9Buss+K?/h {
]2-Qj)mZ] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{mU%.5 } ;
@]Vcl"t jga;q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(*A@V%H 这个差事就留给了holder自己。
1HO;~NJ]m 2(d UwW@}cy,L template < int Order >
;jgf,fbM class holder;
pBAAwHD template <>
`RY}g; class holder < 1 >
DQ0S]:tC {
ZW?h\0Hh public :
-9LvAV> template < typename T >
#bt z94/~O struct result_1
/5E0'y,|P {
;I5P<7VW typedef T & result;
UovN"8W+ } ;
YAXd template < typename T1, typename T2 >
F(1E@xs struct result_2
S<(i /5Z+ {
d\qszYP[ typedef T1 & result;
EF&CV{Sw } ;
.+>fD0fW7Y template < typename T >
fmYx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GpPM ? {
i?B<&'G return (T & )r;
T
?Om]:j }
7s%D(;W_Mo template < typename T1, typename T2 >
3z0Bg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X#T|.mCdC {
6c+29@ return (T1 & )r1;
~0CNCP }
Y1lUO[F j } ;
\X
%#-y qdQ4%,E[ template <>
?n<F?~ class holder < 2 >
"6]oi*_8 {
to13&#o public :
!9gpuS[ template < typename T >
^%*qe5J struct result_1
y
a$yRsd` {
yPfx!9B typedef T & result;
ty!DMg# } ;
6\l F template < typename T1, typename T2 >
t_ CMsp struct result_2
#>_t[9; {
.;31G0<w2 typedef T2 & result;
t[k ['<G } ;
h<3bv&oI . template < typename T >
Rm3W&hQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zecM|S _ {
YQ+8lANC return (T & )r;
X%-"b` }
7VfXE/ template < typename T1, typename T2 >
XSx!11 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&H+ wzx< {
o?O ZsA return (T2 & )r2;
lLVD`) }
R)d_0Ng } ;
3B[tbU( dDiy_Q6 &pl)E$Y 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
&T-:`( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"viZ"/~6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xe OfofC(l @/aJi6d"^E return l(i, j) = r(i, j);
bHq.3; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YeJTB} `!N.1RP _ return ( int & )i;
Wv5=$y return ( int & )j;
>mQD/U 最后执行i = j;
a%y*e+oM 可见,参数被正确的选择了。
NjS<DzKhK {<IHiB35q gT[] "ZT7 6jMc|he gRs@T<k2 八. 中期总结
%>nAPO+e 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:
F6{
O 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_0 [s] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hJFxT8B/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"pX|?ap Lniz>gSc ;U0w<>4L J}Z\I Y, `$4wm0G| uj}%S_9 九. 简化
y2g)*T!m 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&B8x0 yi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5:+x7Ed 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
REc90v2" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Aa-OMo;~ +-*/&|^等
Gf7r!Ur;g 2. 返回引用。
3-y2i/4}$ =,各种复合赋值等
V
7 p{'C 3. 返回固定类型。
cgcU2N6y; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9R+ qw 4. 原样返回。
varaBFD operator,
1h]nE/T.O 5. 返回解引用的类型。
).Z
U0fV operator*(单目)
f U<<GK70 6. 返回地址。
UM1h[#?&V) operator&(单目)
d|tNn@jN 7. 下表访问返回类型。
z\k6."e_& operator[]
^~B#r# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
WYvcN8F operator<<和operator>>
f#38QP-T <@>icDFEHn 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。
*Ta
{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
u<\Sf" fs 2zsDb'r template < typename Left >
$*fEgU% c struct value_return
\J~@r1 {
7CU<R9Kl template < typename T >
6C_H0a/h& struct result_1
HlxgJw~< {
lE bV)&' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tTq2AR| } ;
+s+E!= s d<_IC7$u> template < typename T1, typename T2 >
5p.#nc!;y struct result_2
lA,[& {
O2Y1D`&5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9j5k=IXg#a } ;
2Zq_zvKUt } ;
;k1VY
Ie} #%CB`l <7%#RJw e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(^|vN; 0;5qo~1 下面我们来剥离functor中的operator()
utdus:B#0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0d,&) =VSUE
Pq return l(t) op r(t)
E_xCRfw_i] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AhVV return op l(t)
P#KTlH return op l(t1, t2)
mnYzn[d3U return l(t) op
*]S&V'Di return l(t1, t2) op
Nk\/lK\ return l(t)[r(t)]
I~M@v59C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F{17K$y tiic>j\D 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:
.P!pC 单目: return f(l(t), r(t));
p ^I#9(PT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]1bN cq2I 双目: return f(l(t));
eeUEqM$7EX return f(l(t1, t2));
:N=S nyz 下面就是f的实现,以operator/为例
I!p[:.t7 Qv;^nj{\qV struct meta_divide
3r2e_?m {
>s%m\"|oh template < typename T1, typename T2 >
}@A{'q5y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V*+Z=Y' {
'oM&Ar$ return t1 / t2;
/pgn?e'lk }
yMe; } ;
DUs0L\ ,h9N,bIQg 这个工作可以让宏来做:
)O6_9f_ ]%6XE) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<`=(Ui$fD template < typename T1, typename T2 > \
O&PrO+& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jW.IkG[| 以后可以直接用
WD'[|s\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
m@c\<-P 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
/80RO:'7 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\ci[<CP =(as{,j D"s
]dQ$r 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
68a `yua?n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RATW[(ZA class unary_op : public Rettype
uPL|3ACS {
0(az 80
p Left l;
idP2G|Z public :
5l
/EZ\q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w;DRC5V> }Lb[`H,}A template < typename T >
~i9'9PHX@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`^CIOCK% {
y[~w2a&+ return FuncType::execute(l(t));
l%xjCuuhU }
gY!#=?/S ,g bQqoLV template < typename T1, typename T2 >
Q\GSX RP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+m1y#|08 {
>0jg2vqt return FuncType::execute(l(t1, t2));
&/]g@^h9 }
)p+6yH } ;
\m3ca-Y 0r'<aA`=I aiwKkf`\ 同样还可以申明一个binary_op
J4^aD;j ]w9\q*S] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
De:| T8& class binary_op : public Rettype
HF]|>1WV[ {
q5ja \ Left l;
QMWDII&t Right r;
4A~1Z,"%v( public :
DH{^9HK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ycSC'R g/e2t=qP template < typename T >
]='zY3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tFYod# {
Kv>P+I'|r return FuncType::execute(l(t), r(t));
@vkO(o }
`@Tl7I\ ,7w[r<7 template < typename T1, typename T2 >
m?pm)w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<aGfQg|554 {
Zdll}nO"E return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-_"6jU }
:]k`;;vh } ;
gKWsmx![" U8R*i7 OykYXFv* 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
3=xN)j#B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>]S-a-|Bp DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_ -C{:rV 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。
`oGL== 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I<^&~== 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。。。
%cFqD
& 6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O7D61~G] 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)
;dE'# Kb 下面是修改过的unary_op
;ax%H @o z)U/bjf template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Sk|DVV$ class unary_op
wDz}32wB {
UbSAyf Left l;
ftwn<B ,f?+QV\T. public :
f{eMh47 NC U
*']7- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^
woCwW8n tunjV1 ,] template < typename T >
Z@{e\sZ) struct result_1
d\A!5/LG {
),]XN#jp(u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g|rbkK%SoE } ;
:B"Y3~I 9L9+zs3k template < typename T1, typename T2 >
On4tK\l@ struct result_2
TIre,s)_ {
2u?k;"]V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f15f)P } ;
|ww@V<'/# 1a>TJdoa template < typename T1, typename T2 >
Q%
LQP!Kg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UUaC@Rs2 {
ud,=O Xq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~Ddlr9Ej }
yV/A%y-P # 8fq6z|JZ template < typename T >
@Rp#*{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nr#" 5<W {
2E*h,Mo return OpClass::execute(lt(t));
}SZU'lYHoM }
c6_i~0W56 IFfB3{J } ;
U+wfq%Fz $F/Uk;*d! yTwtGo& 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
$Y9Wzv3Ra 好啦,现在才真正完美了。
A-om?$7 现在在picker里面就可以这么添加了:
+ Ssu^>D n+9rx]W, template < typename Right >
-K*&I! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!au%D?w {
N497"H</ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I`
+%ab }
qGrUS_~q* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
?KMGk]_< !H/5Ud9 VYC$Q;Z ipdGAG C|hD^m 十. bind
1}Mdo&:t 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。
fA{t\ 先来分析一下一段例子
.tH[A[/1 a Tj
v)jD ]mSkjKw int foo( int x, int y) { return x - y;}
t],5{UF bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jNu`umS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Lx#CFrLQ* 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。
.R5(k'g? 我们来写个简单的。
6h%_\I.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:
/_.1f|{B 对于函数对象类的版本:
?f'iS#XL mX&!/U template < typename Func >
vS'l@`Eg] struct functor_trait
g;To}0H {
j'M=+ typedef typename Func::result_type result_type;
(>a8h~Na } ;
!bg2(2z 对于无参数函数的版本:
\mGok<b4 .qAlPe L: template < typename Ret >
$G}!eV
6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
d:SLyFD$q {
h}SP` typedef Ret result_type;
c|KN@)A } ;
?4A$9H 对于单参数函数的版本:
z(g6$Y{ ~H1ZQ[ template < typename Ret, typename V1 >
MR`lF-|a| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5%1a!MM
M {
}I>h<O typedef Ret result_type;
b^q8s4( } ;
i}E&mv' 对于双参数函数的版本:
+fRABY5C $l+DkR+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+\/1V` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Wt
1]9{$ {
|(77ao3 typedef Ret result_type;
Iq["(!7E5 } ;
SL ) ope 等等。。。
i4s_:%+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eb#p-=^KP +u\kTn template < typename Func >
8LH\a.> struct func_return
)Lb?ZXT3 {
2vh@KnNU template < typename T >
"f |xIK`c struct result_1
wpI_yp {
D8*tzu- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&@rXt! } ;
Wv7hY" iPeW;=-2Wk template < typename T1, typename T2 >
[8v>jQ) struct result_2
Um2RLM% {
_6!@>`u~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v-ZTl4j$ } ;
-J'0qN! } ;
Zc|V7+Yx Y7_2pGvZ Z;M th# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c]]e( Yx3ivjX.> template < typename Func, typename aPicker >
-.!+i8d> class binder_1
:pXY/Pa {
KMll8X Func fn;
}|u>b!7_. aPicker pk;
Ygs:Ox"[-G public :
JcJc&cG up==g template < typename T >
PL|zm5923 struct result_1
d$qi.%<kh {
nBkzNb{"AZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LTlbrB } ;
r<9G}9 8_:j.(n template < typename T1, typename T2 >
=V>inH struct result_2
)&vuT
q'7' {
e<+$E%"7hS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Rx,5?*b$ } ;
g)L<xN8 [M/0 Qx[, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;m#_Rj6 ?mn&b G template < typename T >
?R":"*eu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)\RG
NJMC {
M'|?*aNK return fn(pk(t));
!=bGU= ^
}
;}KT 3Q<^ template < typename T1, typename T2 >
Y?#aUQc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u8r<B4k {
B]#^&89wG) return fn(pk(t1, t2));
GFTOP%Tgl }
8Ao-m38 } ;
;q&uk- U
uEm{ Dt:NBN 一目了然不是么?
/1 h ${mo~ 最后实现bind
D5"Xjo* MN^d28^/ m(KBg'kQ template < typename Func, typename aPicker >
!x[].Urj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6`WI
S4 {
Mi)h<lY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8DGPA }
Z>PS>6 4QBPN@~t 2个以上参数的bind可以同理实现。
6Wk9"?+1 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
noZ!j>f{@l SQT]' 十一. phoenix
XIBm8IkF Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g#lMT% kca#ssN for_each(v.begin(), v.end(),
/*e6('9s (
~?zu5,vb do_
Aaug0X [
S{jm4LZ cout << _1 << " , "
i6P'_ ]
p735i`8 .while_( -- _1),
t03T1.:(Mg cout << var( " \n " )
66{Dyn7J~ )
Ia j`u );
4 z^7T 3R<VpN){ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
PwnfXsR 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
dR!x)oO= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_%KRZx} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rEwd76? ZxAk 3w}ul~>j template < typename Cond, typename Actor >
#O N^6f2 class do_while
VQ;'SY:` {
"EBCf.3- Cond cd;
Q9k;PJ`@ Actor act;
^VsE2CX public :
WDJ rN template < typename T >
/BwG\GhM struct result_1
1h3`y {
lUIh0%O typedef int result_type;
sspGB>h8l } ;
y7vA[us 4m!w<c0NL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
} 8[ /^$n&gI template < typename T >
PQ 2rNY6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a
y$CUw {
bFVY& do
qRL45[ K {
Ac'pu,v act(t);
gjzU%{T? }
',!>9Dj while (cd(t));
NAX`y2z return 0 ;
(Rsf;VPO }
{wD:!\5 } ;
e"|ZTg+U i,2eoM)FB 3LZvlcLb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mhI 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。
{7Hc00FM 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。
7c83g2|% 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。
d%:J-UtG" 下面就是产生这个functor的类:
eq@-J+ `SQobH vr4{|5M template < typename Actor >
CYYo+5x class do_while_actor
O-ppR7edh {
oG\lejO Actor act;
<B!DwMk;. public :
NH4T*R)Vz do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
U6#9W}CE :OV6R, template < typename Cond >
[Pl''[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B &
]GGy } ;
n7.85p@ua vs@u*4.Ut< <8^ws90Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5p ,HkV 最后,是那个do_
u7 Bm;:
cmB0e .:O($9^Ho class do_while_invoker
:r7!HG_ {
SPm2I(at7 public :
<j1r6.E) template < typename Actor >
"JE->iD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K5F;/KR" {
^ywDa^;- return do_while_actor < Actor > (act);
uSv]1m_-] }
H.[nr: } do_;
%<`sDO6Q? >J#/IjCW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
GK[Hs1/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JvkTfTE7 最后来说说怎么处理break和continue
#'n.az=1 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。
BS%pS( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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