一. 什么是Lambda
E(^0B(JF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
j9R6ta3\l 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,
s B
20/F edvFQ#,d 7J*N_8?2 ]lBGyUJn class filler
g(hOg~S\E {
a~]bD public :
'g)n1 { void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y`GOER } ;
d=3'?l` 6GL=)0Ah T!2=*~A 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:
T~xwo
3
hKBc0 oxz{ ejd{ kc$)^E7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r"{<%e pyZ9OA!PD ~DF:lqwWP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
p9qKLJ*.C Sq2P-y!w NHQF^2 \\ M+P$/Wk 二. 战前分析
jO~:<y3
= 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。
X~9j$3lUBR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=L-I-e97@ {~Tg7<\L ,
YW|n:X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4QHS{tj /* --------------------------------------------- */
s!+
pL| vector < int *> vp( 10 );
'UU\4M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e}yX_Z'P< /* --------------------------------------------- */
Vw{*P2v) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,IHb+ K /* --------------------------------------------- */
0?DC00O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EbY,N:LK /* --------------------------------------------- */
';B#Gx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,&^3Z /* --------------------------------------------- */
,)FdRRj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5F"|E-; B4Y(?JTx -yAQ Q \hY7Xq' 看了之后,我们可以思考一些问题:
s)J(/ 1._1, _2是什么?
#qBr/+b 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
OO) ~HV4\ 2._1 = 1是在做什么?
+IFw_3$ 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。
'jg3 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。
#Pk$L+C YDJ4c;37 i[jJafAcN 三. 动工
XXZaKgsq 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
6xK[34~6 <Zb/ ,:Z^$ O[^%{' template < typename T >
3VO2,PCZ class assignment
/ ~%KVe {
.Pndx%X9s T value;
2x]>l?
5b public :
7,
}
$u assignment( const T & v) : value(v) {}
~&dyRtW4 template < typename T2 >
feM6K!fL` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bUwn}_7b } ;
2}6%qgnT- 1{x.xi"A/ Dim>
7Wbh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4BL;FO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N2r/ho}8 [lzN !!B! H6*^Ga y9H%
Xl class holder
f|7\DeY9U {
#N(= 3Cj public :
4*n#yVb/ template < typename T >
z;tI D~Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
gmKGy@] {
Cwa^"r3P1 return assignment < T > (t);
5|0,X<& }
%M
F;`; 1 } ;
K7knK 4S"\~>< \W5O&G-C 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
JCx
WWre } p
FQRSOZ static holder _1;
.T<=z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
96cJ8I8 {6;9b-a] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ks^6.) 而不用手动写一个函数对象。
Y_&g="`Q jdZ~z#`(!: !)"%),>}o lf{e[!ML' 四. 问题分析
mYN7kYR}<` 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<#=N
m0S$ 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。
e1(Q(3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f),TO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x5`br.b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u@'0Vk0zGH >WJf=F`_H 五. 问题1:一致性
K5ZC:Ks 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?|
(s<Dd2&.H 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;7]u!Q iX u]e;6 struct holder
o./.Q9e7 {
+y7;81ND //
.;y# template < typename T >
}jt?|dl1 T & operator ()( const T & r) const
6=4wp? {
T{wpJ"F5<] return (T & )r;
n~"$^Vr }
<?-YTY| } ;
`g8E1-]l f0<hE2 这样的话assignment也必须相应改动:
fH`P[^N =ph&sn$;L template < typename Left, typename Right >
,g-EW
jN class assignment
rk+#GO{ {
+;$oJJ Left l;
](tx<3h Right r;
+a&p$\ public :
/kL$4CA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iLP7!j template < typename T2 >
Tus}\0/i> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f.aSKQD } ;
B]m@:|Q 4c
oJRqf= 同时,holder的operator=也需要改动:
0&qr GoA4f3 template < typename T >
yKYUsp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Qy<[7 {
gmIqT
f return assignment < holder, T > ( * this , t);
EXP%Mk/ }
U4m9e|/H;z ~$'\L 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。
Fc~'TBf,,` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E$W{8?:{ Y2xL>F return l(rhs) = r;
}X x(^Zh 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
A(?\>X
9g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#-pc}Y|< 7g
R@$(1Z template < typename Tp >
hjaT^(Y class constant_t
.s#;s'>g {
FMkOo2{ const Tp t;
>fH=DOz$& public :
u` oq(?| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fk(JSiU template < typename T >
?)bS['^1) const Tp & operator ()( const T & r) const
|mdi]TL {
<%xS{!'} return t;
kb[P\cRa }
[:xiZ } ;
#cj6{%c4 fc/ &X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
? uYu`Ojzr 下面就可以修改holder的operator=了
*~m+Nc`D,N 'V8N template < typename T >
+?p.?I assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4w#``UY)' {
u:aW 8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TCT57P#b }
I^oE4o jV(6>BAI_ 同时也要修改assignment的operator()
sAg Kg=) kdb(I@6 template < typename T2 >
F4<O2!V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yLsz8j-QJ 现在代码看起来就很一致了。
V5p=
mmnA, n}s~+USZX 六. 问题2:链式操作
3Tn)Z1o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5 H#W[^s" 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。
YeF1C/'hy 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。
GTHkY* 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。
0afei4i~N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a0Ik`8^` Fg Lrb# template < typename T >
1?
FrJ6V struct result_1
Oy 2+b1{ {
j5
g# M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+ >cBVx6 } ;
)K'N(w aZEn6*0B 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:
zG e'*Qei <>m }}^ template < typename T >
wvrrMGU)a struct ref
#
O4gg {
JHf typedef T & reference;
1SrJ6W @j[ } ;
4%1D}9hO6 template < typename T >
?<6CFH] struct ref < T &>
l4TpH|k {
wH~kTU2br typedef T & reference;
3Vp#a: } ;
K\vSB~{[ ['%69dPh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M-i_#EWP &Q}*+Y]G template < typename T >
Xn~I=Ml d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$.Q$`/dF {
_-5,zPR return l(t) = r(t);
rp5(pV7* }
_z[#}d;k 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。
P ~PIMkt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o[H{(f1% %F kMv 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
v\`9;QV5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
p-+K4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J[^}u_z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Fq9Q+RNMZL 最后的布局是:
zD3mX<sw Add
9<Kj6t_ / \
l3nrEk Divide 5
}8;[O
9 / \
V'w@rc\XN _1 3
P;pl,~ 似乎一切都解决了?不。
2< hAa9y 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。
3BpZX`l*p 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。
5wUUx# 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:
?8W("W t<n"-Tqu template < typename Right >
.(Qx{r$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sl2@umR7%( Right & rt) const
p">EHWc}D {
P,sjo u^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j[Uxa }
7<H
|QL& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QM?#{%31 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。
XT;u<aJs 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。
~^+0 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。
W
d0NT@ 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。
\P1=5rP 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?
Dde]I_f} 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:
M4xi1M#% N25V] template < class Action >
h5yzwj:C? class picker : public Action
:UJ a&$) {
wCk~CkC? public :
y*MF&mQ[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
f@co<iA // all the operator overloaded
7mm1P9Z } ;
f-nz{U Y'e eA 2O Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
x1 1U@jd+1 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)*c>|7G <w\:<5e ' template < typename Right >
"[:iXRu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
![f ![l {
/t-fjB{=G return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7^T^($+6s& }
zS]8V?` mw5?[@G- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WL{(Ob 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。
n<B<93f/ /pp1~r.s?> template < typename T > struct picker_maker
j1 =`| {
oq*N_mP0
typedef picker < constant_t < T > > result;
UJs$q\#RO } ;
pStk/te,XK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]\ngX;h8G {
5{$LsL typedef picker < T > result;
OxGE%R, } ;
e6_ZjrQf n&A'C\ 下面总的结构就有了:
^T~gEv 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。
q64k7<C, 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。
16SOIT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/s];{m|>
至此链式操作完美实现。
_20#2i& i_][PTH w{k)XY40sW 七. 问题3
,YhdY6 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。
Cye$H9 2 }KhjlPhx template < typename T1, typename T2 >
-uh(?])H ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.@-$5Jw {
qaim6a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
21RP=0Q: }
` ]Ppau 0P>OJYFr' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Blq8H"3!: Vb
qto|X@ template < typename T1, typename T2 >
h$N0D ! struct result_2
RI2f`p8k {
>M Jg , typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
LW:o8ES33 } ;
[31p&FxM #yI.nzA* 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?
PR|R`.QSs 这个差事就留给了holder自己。
a?YCn! V<HU6w 5PcJZi^.l template < int Order >
m5G \}8| class holder;
2&Nb template <>
$BmmNn# class holder < 1 >
!.1%}4@Q] {
NA,CZ public :
:fk2]{KTL template < typename T >
'8j$';&` struct result_1
6WoAs)ZF {
3sCFHn#c typedef T & result;
4em;+ >D6 } ;
r6'UUu template < typename T1, typename T2 >
S(aZ4{a@ struct result_2
t:LcNlN| {
e"r)R8 typedef T1 & result;
`]Bxn)b( } ;
{A|TowBN template < typename T >
K\XyZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1{_A:<VBl {
HyiFy7j return (T & )r;
#}^-C&~ }
6mH/ m& template < typename T1, typename T2 >
b%f[p/no typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kX:tc {
1+`l7'F return (T1 & )r1;
^w~23g. }
9;%CHb& } ;
*c[2C S]sk7 template <>
%7`f{|. class holder < 2 >
!QmzrX}h {
63?)K s public :
:Sg_tOf template < typename T >
p
(FlR?= S struct result_1
k#bu#YZk {
JN6-Z2 typedef T & result;
9{j66 } ;
c.\O/N
template < typename T1, typename T2 >
9t@:4O struct result_2
~](fFa{ {
OPBt$Ki typedef T2 & result;
QH]M } ;
~tB;@e template < typename T >
g/=K. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t0:AScZY {
7 1W5.! return (T & )r;
Fyyg`J }
{5*|C-WWtG template < typename T1, typename T2 >
XS~- vF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C}IbxKl {
zq5'i!s !0 return (T2 & )r2;
}_QKJw6/" }
f^e6<5gdf } ;
^5=UK7e5KY sM1RU $V6^G*Q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*s}|Hy 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o
A*G 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?j7vZ}iRi Rd+P,PO return l(i, j) = r(i, j);
+a=
0\lpOy 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#n\C
| y'ja< 1I> return ( int & )i;
x}$e}8|8YL return ( int & )j;
*p ? e.%nd 最后执行i = j;
$3=:E36K 可见,参数被正确的选择了。
Q Z8QQ`*S 6)]f6p&e gJ2
H=#M )_zlrX %,b X/! 八. 中期总结
<I;*[;AK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
U3vEdw<lV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
YEjY8]t 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5=?i;P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
AV&yoag1 0@1:M
ZA#y)z8!E cd;NpN h$C@j~ :&'{mJW*{t 九. 简化
u"$a>S_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
I.}1JJF* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_baYn`tFw- 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s_jBu 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4aZCFdc +-*/&|^等
c(-Mc6 2. 返回引用。
P2n2Qt2 =,各种复合赋值等
MrE<vw@he 3. 返回固定类型。
Ni[4OR$-O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
UkR3}{i 4. 原样返回。
guN4-gGDr< operator,
c)C 5KaiPG 5. 返回解引用的类型。
.&,[, operator*(单目)
ST1Ts5I 6. 返回地址。
*2u
E operator&(单目)
8dT'xuch 7. 下表访问返回类型。
rlok%Rt4Z operator[]
}\v^+scD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5IMSNGS operator<<和operator>>
!jS4!2' hN`gB#N3 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。
r
-f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0rMqWP .")b?#K template < typename Left >
o%(bQV-T struct value_return
/L)
9tt. {
nYv#4* template < typename T >
#G_/.h@ struct result_1
"2n;3ByR {
L9IGK< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[j6~}zu@ } ;
||TtNH G=M] 8+h template < typename T1, typename T2 >
!awh*Xj6 struct result_2
Oo%!>!Lt, {
3
%(Y$8U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
EHf)^]Z } ;
rFag@Z"[" } ;
#!!AbuhzK{ >.dHt\ 993d/z|DX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Y4~vC[$x' 3\!F\tqD \ 下面我们来剥离functor中的operator()
oo'w-\2]p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#-x@"+z ":WYcaSi return l(t) op r(t)
*d*oS7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|i)lh_iN return op l(t)
l[n@/%2 return op l(t1, t2)
SR*Gqx return l(t) op
9EgP9up{6! return l(t1, t2) op
{Qtq7q. return l(t)[r(t)]
jW5iqU"{* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p?myuNd[ q@ Kk\m 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:
o<4D=.g7D 单目: return f(l(t), r(t));
y/4ny,s" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rnvQ<671W 双目: return f(l(t));
>_Uj?F: return f(l(t1, t2));
BF|*"#s 下面就是f的实现,以operator/为例
J9@}DB N^$9;CKP= struct meta_divide
!P|5#.eC {
2,AaP*, template < typename T1, typename T2 >
D3?N<9g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$v&C@l \ {
|QYZRz return t1 / t2;
oa0X5}D }
J/S{FxNe] } ;
R<&FhT] $Xt;A&l2? 这个工作可以让宏来做:
A^pW]r=Xtk u( 9X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
UD*+"~ template < typename T1, typename T2 > \
>~&(P_<b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x YT}>#[ 以后可以直接用
EhXiv#CZ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w`#fH 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
nYov>x] (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。。。)
_W9&J&l0so rbh[j@s@ 94z8B;+H] 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
qz:]-A A7'b Nd6f9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5^F]tRz- class unary_op : public Rettype
uu3M{*} {
_<u;4RO(s Left l;
>-<F) public :
,Oi^ySn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$xcv > 5+FLSk template < typename T >
oWD)+5.] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jM\ %$_/ {
DyX0xx^ return FuncType::execute(l(t));
0#`)Prop6 }
l:z}; FQ## 397 template < typename T1, typename T2 >
Qtnv#9%Vi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EW;1`x {
P!>g7X return FuncType::execute(l(t1, t2));
i puo} }
IozNjII$:. } ;
thV Tdz S>EDL E!dp~RwZu 同样还可以申明一个binary_op
;Xh5oB\)W [0(mFMC` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"3ug}k class binary_op : public Rettype
AY@k-4 {
5Jd`
^U Left l;
kd`YSkZ Right r;
82.HH5Z{ public :
gUb
"3g0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~*kK4]lP bZXlJa`'S template < typename T >
h&$Py typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7V/Zr {
I}ndRDz[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
HSql)iT }
&z QWIv zi_[V@Es/ template < typename T1, typename T2 >
Cn/q= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(k#t}B[ {
* 2%oZXF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fr]Hc+7 }
UhBz<>i;! } ;
n531rkK- XJ\_V[WA 2+Vp'5>& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Q6|@N~UeZ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@aUZ#,(< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p`LL 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ex:3ua$N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
th90O|; 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。。。
y0y+%H- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qAbd xd[ 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)
d>~`j8,B 下面是修改过的unary_op
e~*S4dKR Ss+F9J
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LiF.w:} class unary_op
@M9_j{A {
>!<V\
Fj1 Left l;
0pCDEs .:SfMr;G public :
,`+Bs&S 8 $ JuLAqq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xNx`J@xt$ ~"\P~cg0J template < typename T >
x;*VCs struct result_1
lvG3<ls0K$ {
. *Z#cq0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
![j(o!6& } ;
|:}L<9Sq 0x6@{0 template < typename T1, typename T2 >
@}Pw0vC struct result_2
s?HsUD$b {
r@;$V_I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'2j~WUEmg } ;
sgR
9d "hfw9Qm template < typename T1, typename T2 >
:
qr}M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@!Y.935/0 {
?!rU
|D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]KzJ u`O%G }
Mru~<:9 EyzY2>"^ template < typename T >
x9TuweG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cFe V?a {
YqkA&qL]#; return OpClass::execute(lt(t));
@RQ+JYQi }
.!9Vt# "hz>{oe } ;
m2wp m_vV# Cnk#Ioz '\4c "Ho 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
(1OW6xtfG 好啦,现在才真正完美了。
;k-g_{M 现在在picker里面就可以这么添加了:
#dL5x{gV= uTxX`vH@! template < typename Right >
I<IC-k"Y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
McO@p=M {
hLCsQYNDU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O#A8t<f|M }
0,+EV, 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。
"Fo 6_x}.bkIx= 3{I=.mUUm ^"PfDTyA :A,O(
十. bind
T,A!5V>cX 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。
5R&x{jf$ 先来分析一下一段例子
|)~Ex 9%ev wbn^R' ?]759,Q3L int foo( int x, int y) { return x - y;}
;B,nzx(L bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$gXkx D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`4se7{'UK` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+!D=SnBGs 我们来写个简单的。
xq8}6Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
X^u4%O[' 对于函数对象类的版本:
PEK.Kt\M GP0[Y template < typename Func >
cu)@P 0I struct functor_trait
[%HYh7ua< {
I3V{"Nx6 typedef typename Func::result_type result_type;
c8H9_6 } ;
dw@TbJ 对于无参数函数的版本:
[P (rY -9hp+0 < template < typename Ret >
oNh68ON:c struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cmp{F N"o {
R?1idl) typedef Ret result_type;
oFX"F0rx } ;
m4wPuW 对于单参数函数的版本:
z7D*z8,i OaX HJ^k template < typename Ret, typename V1 >
L{4),65 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f$~ _FX {
qiF@7i typedef Ret result_type;
V.O<|tl. } ;
aUsul'e;M 对于双参数函数的版本:
Lg\8NtP |?4~T: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~N)( ^ 4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}[XB]Xf {
@]?? +f}# typedef Ret result_type;
Qivf|H619 } ;
~z-?rW 等等。。。
]{q-Y<{" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
IN]`lJ (:</R$I template < typename Func >
Y3 Pz00x struct func_return
duZ|mT8Q== {
y\r^\ S9% template < typename T >
a+4`}:KA# struct result_1
(9WL+S {
j\i;'t}8g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(1saof*p% } ;
!;xf>API ^?sSsHz template < typename T1, typename T2 >
VuJfo9 `E struct result_2
e>ZbZy? {
E-5ij,bHv3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W07-JHV% } ;
AaCnTRG } ;
:
9djMsd CWobvR)e Fyi?,, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y{&{=1# |,M#8NOp: template < typename Func, typename aPicker >
iZDb.9@&t class binder_1
!>a&`j2:W {
8o%<.] Func fn;
42b=z//; aPicker pk;
Mdy0!{d public :
&"~,V6,q [FeJ8P>z template < typename T >
mlsvP%[f. struct result_1
vkNZ -`+I {
p3,(*eZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n;S0fg } ;
eY6gb!5u @SF")j| template < typename T1, typename T2 >
9}'l=b:Jms struct result_2
WNF=NNO-R {
W_e-7=6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"W,"qFx } ;
?h>%Ix .5Z,SGBf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nkr, OW[/%U> template < typename T >
M Z|c7f&` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I49=ozPP {
n41\y:CAo return fn(pk(t));
{$u@6&
B }
gs`27Gih template < typename T1, typename T2 >
@'NaA SB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n'x`oI)- {
XSHwE)m return fn(pk(t1, t2));
lhIr]'?l }
c!(~BH3p } ;
{8>_,z^P) iBPdCp%]` LzEE]i 一目了然不是么?
~3* ZG 最后实现bind
>m;|I/2@ JUaKj@a| l+3%%TV@L template < typename Func, typename aPicker >
&a2V-|G', picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
T^=Ee?e {
%;"B;~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
UmP?}Xw6 }
_6QLnr&@j J4K|KS7
2个以上参数的bind可以同理实现。
Is*0?9qU 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。
j.yr5% A]~i uUHm 十一. phoenix
8en#PH } Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6wvhvMkS ,uqbS for_each(v.begin(), v.end(),
WkU)I2oH (
Tr}$Pb1 do_
NNREt:+kr
[
9{]r+z: cout << _1 << " , "
ay7+H7^|hZ ]
*{D:1S .while_( -- _1),
!tFU9Zt cout << var( " \n " )
V"Y
Fu^L )
\PtC );
XR=c
8f E6wST@r 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
@u'27c_<d3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/iJcy:J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xzGsfd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Spr:K, !\D]\|Bo iw]BQjK template < typename Cond, typename Actor >
;6&=]I class do_while
Y$`hudJ& {
dO4U9{+ Cond cd;
qNQ3(1xW Actor act;
iHG:W wM & public :
^2?O+ =,F template < typename T >
w\8rh\Mvh struct result_1
k
@/SeE {
Wp9
2sm+ typedef int result_type;
|yl0}.() } ;
5\*wX.wp U*+!w@
. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^$s~qQQ}B 'y@ 2,9v template < typename T >
(Ss77~W7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f!R^;'a {
f6_|dvY3 do
bEXHB {
I>4Tbwy.- act(t);
F+m4 }
]2sZu7 while (cd(t));
jiB>.te return 0 ;
Z?!:=x>7m }
3b[[2x_UU } ;
{pJ@I=q Y|N vBr Z-sN4fr a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fM[fS?W 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
kKk |@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
'hHX"\|RA 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Px?At5 下面就是产生这个functor的类:
sT"tS> 0-MasI&b +mQC:B7> template < typename Actor >
G`JwAy r' class do_while_actor
yLa5tv/ {
"E[*rnsLN Actor act;
n YMf[kW public :
Cq;K,B9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<IkD=X rpP+20 v template < typename Cond >
wk
<~Y 3u picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^VYZ% } ;
9C'+~<l r
L|BkN mt6uW+t/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wTuRo
J 最后,是那个do_
bFdg'_ d~bH!P mbG^fy' class do_while_invoker
WF.$gBH" {
8_,wOkk_B public :
exMPw;8 template < typename Actor >
y42T.oK8c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o6yZ@R {
O09g b[ return do_while_actor < Actor > (act);
*z:lq2"G }
ump:dL5{ } do_;
?;7>`F6ld f7AJSHe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yW,#&>]# | 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gl{PLLe[} 最后来说说怎么处理break和continue
+q?0A^C> 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。
P##( V!YR 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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