一. 什么是Lambda
N pQOLX/<? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v |pHbX 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,
]"YXa~b 78<fbN5}r oz[G'[\}F ;TwqZw[. class filler
m5HMtoU {
kGakdLl public :
Qv;b$by3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
</SO#g^r< } ;
f.E{s*z> q./jYe 3O_O5 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
"GJ.`Hj =)N6R Sco'] ^#( Y`6<:8[? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1]A\@( 8=
82x /Bk`3~]E> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Mpk7$=hjc 3Q )" CWB<I 3vQVk 二. 战前分析
A8AeM` 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。
|S]fs9 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
3hzz*9/n I).eQ8: 3RcnoXX_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t+^__~IX /* --------------------------------------------- */
:3J`+V}9; vector < int *> vp( 10 );
_(8N*q*w transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]~ S
zb /* --------------------------------------------- */
1 .o0" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
e"p){)*$ /* --------------------------------------------- */
gd]_OY7L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B2WPbox /* --------------------------------------------- */
~4] J'E > for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
W&3,XFnI_ /* --------------------------------------------- */
&0d5".|s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
77]lpmC zU4*FXt BgB0 $`lGPi(Jc 看了之后,我们可以思考一些问题:
>{Xyl): 1._1, _2是什么?
`nc=@" 1 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
5*Dh#FRp 2._1 = 1是在做什么?
EYn9ln_]u 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
V,?])=Ax Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
gnf4H
V~ o+- 0`!yj _b *gg 三. 动工
bJeF1LjS 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S]4!uv^y [EQTrr(
D wX
<ov0?[ B@' OUcUR template < typename T >
=t|,6Vp class assignment
j|[ >f {
_~2o T value;
~{{7y]3M- public :
oTTE<Ct[ assignment( const T & v) : value(v) {}
sy6[%8D$ template < typename T2 >
%P C[-(Q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`@So6%3Y| } ;
X2YBZA :*t5? .B!
Z0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UI~ hB4V$] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y+0GJuBf ~h3~<p#M` /HdjPxH #f_. class holder
oS<*\!&D {
Sh:_YD^( public :
uu/2C \n} template < typename T >
( yB]$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
\86NV="U {
|:L}/onK return assignment < T > (t);
v"_E0
3! }
<2N=cH' } ;
u$D%Iz [7,q@>:CS _auFt"n 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:
~*e@^Nv)v X]=8Oa static holder _1;
RxVZn"" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u7},+E)+B !bCaDTz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$M$-c{>s 而不用手动写一个函数对象。
vz&88jt .d?LRf TK0W=&6#A a.a
,_ 四. 问题分析
|3`8$- 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。
hV
fANbs 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。
Zb:Z,O(vn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!.499H3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F!-%v5.y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$ <3^( y h-DHIk3/ 五. 问题1:一致性
{HFx+<JG 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?|
Y+5aT(6O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}hcY5E-n \m=k~Cf:f struct holder
M
C y~~DL {
Lb{.} //
OP\L template < typename T >
+zEyCx=8H T & operator ()( const T & r) const
AHHV\r {
P(a}OlG return (T & )r;
yet~ }
xqQK-?k } ;
Rr}m(e= oN`khS]_v0 这样的话assignment也必须相应改动:
;d
FJqo82 !7p&n3dz template < typename Left, typename Right >
s'bTP(wl9 class assignment
%pqB/ {
`Jh<8~1 Left l;
U2v;GIo$yU Right r;
unKgOvtj public :
L\V`ou assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Wfy+9"-;s template < typename T2 >
KLG29G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CyXaHO } ;
lQy-&d|=#^ cIcu=U 同时,holder的operator=也需要改动:
(H\ `/%Bp ZT8LMPC template < typename T >
/_YTOSZjm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#%w)w R3 {
B#cN'1c return assignment < holder, T > ( * this , t);
? % A2 }
6Nt/>[ ?7J::}R 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。
)PW|RW 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{s@ 0<! 2+Oz$9`. return l(rhs) = r;
+L@\/=;G 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
xW2?\em 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,eWLig
zx*D)i5- template < typename Tp >
E0yx
@Vx class constant_t
<0 qhc$M {
~qIr'?D const Tp t;
D wr 9}Z-] public :
pf%;* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9X
+dp template < typename T >
0s\ -iub=d const Tp & operator ()( const T & r) const
4nGt*0Er {
`S.I,<& return t;
7upWM~H^ }
M"bG(a(6: } ;
&`m$Zzl;
gS@<sO$d> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#dD0vYT&od 下面就可以修改holder的operator=了
$EEn]y
W0Y
,3;0 template < typename T >
0L1sF'ZN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&U7h9o H {
Jb^{o+s53 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O:GAS [O` }
8FZC0j.^DH +!!G0Zj/ 同时也要修改assignment的operator()
Dln1 R[ |0?v4%g template < typename T2 >
pnyu&@e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!pkIaCxs 现在代码看起来就很一致了。
<;O^3_' "v(pluN| 六. 问题2:链式操作
)rt%.` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6}!1a?X 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。
EWgJ"WTF 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。
4*Gv0#dga 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。
L F } d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:FfEjNil CV_M | template < typename T >
2|d^#8)ZC struct result_1
S' kgpF"bm {
t|hc`| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
X1o^MMpz(F } ;
vy{k"W&S %KkC1.yu< 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:
dr+(C[= Yf~Kzv1]* template < typename T >
R!
On struct ref
c5b}q@nH {
0"T/a1S7bl typedef T & reference;
HGh
-rEh } ;
aq8./^ template < typename T >
-gS9I^ struct ref < T &>
N3aqNRwlk {
~cfXEjE6 typedef T & reference;
J:gC1g^ } ;
) \T H' jC>#`gD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cs.t#C kGo2R]Dd[ template < typename T >
sQkijo. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
b1jDbiH& {
qe&B$3D| return l(t) = r(t);
\k`9s
q }
^v'0\(H?P 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。
m"'LT0nur 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
naH(lz|v %.r\P@7/Q 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
p9u*l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A%HIfSzQBS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$p4e8j[EJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
G9LWnyQt 最后的布局是:
Sw,*#98 Add
58HA*w / \
6Aq]I$ Divide 5
!rAH@y.l / \
[+pa,^ _1 3
'TH[Db'`I 似乎一切都解决了?不。
o:W*#dt 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。
LjE3|+pJ 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。
D"$Y, d OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3*2~#dh= `PL}8ydZ template < typename Right >
ncOgSj7e assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QOYMT( j Right & rt) const
{ +w.Z,D" {
8>#ZU]cG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[J}eNprg }
T1.U (:: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`N.:3]B
t XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
tzGQo5\ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
t,JX6ni 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
1.3dy]vG 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
dhLR#m30T 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
EJTM
>Rpor 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
JfSe;
v *8?2+)5" template < class Action >
4s9@4 class picker : public Action
rDbtT*vN {
1uj~/M public :
eT3!"+p-F picker( const Action & act) : Action(act) {}
Aipm=C8 // all the operator overloaded
IJ2' } ;
4jTO:aPh_ b/
\EN) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
nCWoco.xy 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
=LV-n z{
V;bi; template < typename Right >
^O@eyP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K=JDl-#! {
v9Ii8{ca| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)G^k$j }
SN ?Z7 FsWp>}o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:2S?|7U4 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。
qna!j|90Lp ]goJ- & template < typename T > struct picker_maker
8}:$=n4& {
Y0|){&PCt typedef picker < constant_t < T > > result;
iY07lvG< } ;
Qw2-Vv4!" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jGz~}&B {
l9Ol|Cb& typedef picker < T > result;
n8; p]{ } ;
EG`AkWy cb]X27uww 下面总的结构就有了:
q#mL-3OQ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
bH/4f93Nb picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
77[TqRLf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;k `51=Wi 至此链式操作完美实现。
!;*flr`/ b_F1?:# )2Sh oFF 七. 问题3
iTAj${ > 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。
?.<
Qgd ^SG>VfgC template < typename T1, typename T2 >
xJ{r9~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W;7$Dq: {
mwLf)xt0' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PbZ%[F }
2?q>yL! Gz gdTW
~b
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:
(BP p2^ 8=L"rekV_ template < typename T1, typename T2 >
{v]L|e%{ struct result_2
a5t&{ajJ {
8j70X <R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o"BED!/ } ;
NO[A00m|OL v LN KX;9 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?
rD <T 这个差事就留给了holder自己。
H%Vf$1/TF vA_,TS#Bo mm+V*L{x template < int Order >
5)XUT`;'){ class holder;
,P}7e)3 template <>
hGV_K" ~I0 class holder < 1 >
+W[f>3`VQ {
lG'D/# public :
5|~g2Zz{; template < typename T >
qqZ4K:oC, struct result_1
tT)s,R% {
-~8PI2 typedef T & result;
K% FK } ;
DVhBZ!u9 template < typename T1, typename T2 >
1O0. CC,p struct result_2
q>BJ:_I
i {
Q >[>{N&\ typedef T1 & result;
9Jh&C5\\ } ;
2qE_SSXn template < typename T >
E`JW4)AH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z4BU}`;b3t {
M| Gl&
return (T & )r;
WZ6{9/%: }
yW'{Z]09 template < typename T1, typename T2 >
:]F66dh+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5<*ES[S {
}[z7V return (T1 & )r1;
${z#{c1 }
Ey:?! } ;
AFL'Ox]0 )tJaw#Mih template <>
rucw{)
_ class holder < 2 >
Bq)dqLwk {
$*X?]? public :
W*S4gPGM template < typename T >
o NA ]G] struct result_1
Ewkx4,`Ff {
"AjC2P], typedef T & result;
h@O\j&# } ;
o?/H<k\5 template < typename T1, typename T2 >
{jYVA~.|Z struct result_2
u
`xQC/ {
g$e|y#Ic$ typedef T2 & result;
Cx~;oWZ } ;
Mn&_R{{= template < typename T >
!l#aq\:}~e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i ?pd|J {
Dom]w.W5 return (T & )r;
,\
1X\ }
KNN{2thy ` template < typename T1, typename T2 >
I$sXbM;z= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hfIP
{
zMp vS rc return (T2 & )r2;
t=}]4&Yp }
rZ(#t{]=! } ;
.zdaY,
U ,S
dj"C /PSXuVtu5 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
L7<30"7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`-U?{U}H 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w+')wyB hC"'cUrcN return l(i, j) = r(i, j);
bR~Xog 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TDk[,4 8 0nu^_ return ( int & )i;
Zl9 return ( int & )j;
d`V.i6u 最后执行i = j;
MXl_{8 可见,参数被正确的选择了。
fCNQUK{Gs5 zx8@4?bK *^;
MWI b4^O= |;|r[aU 八. 中期总结
:Wx7a1.Jz 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
k*2khh- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
93.\.&L\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MkGQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Zbre5&aU 4KxuSI^q pFMjfWD,C PhuHfw4$y, LFi{Q{E) w2b(,w 九. 简化
(5Q<xJ 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。
RgH 6l2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*iru>F8r: 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:
2Jiy`(P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r<(UN@T} +-*/&|^等
'$p`3Oqi 2. 返回引用。
0@{bpc rc =,各种复合赋值等
*wx%jbJo 3. 返回固定类型。
!jB}}&Ii 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
aUa+]H[ 4. 原样返回。
QPp31o.!5 operator,
MaPhG<? 5. 返回解引用的类型。
`x?_yogPM operator*(单目)
b-VQn5W 6. 返回地址。
$;=^|I4E operator&(单目)
1Z_w2D* 7. 下表访问返回类型。
;{wzw8! operator[]
OB=bRLd.IR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pheu48/f operator<<和operator>>
1Ci^e7|? ]QY-LO( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6||%T$_;} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%LHt{:9. njJTEUd"> template < typename Left >
7Cz=; struct value_return
d^~yUk {
DsxNg template < typename T >
|*ZM{$ struct result_1
^FNju/b {
)!VJ\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D` cy.},L } ;
nXy" rVOF template < typename T1, typename T2 >
9+ve0P7$ struct result_2
\cX9!lHl {
M/F<W! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=7kn1G.( } ;
~3Qa-s;g } ;
hqHk,# BUi,+NdIk s^)(.e_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wS$ 'gKA6 32j#kJ W 下面我们来剥离functor中的operator()
nip*Y@- F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]{|l4e4P 2Nm{.Y return l(t) op r(t)
g=v'[JPd
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x) %"i) return op l(t)
ZV5IZ&V! return op l(t1, t2)
.;bU["fn) return l(t) op
})mD{c/ return l(t1, t2) op
lt5Knz2G,Z return l(t)[r(t)]
l%i*.b( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=NK'xPr $i3`cX)g 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
\q!TI x 单目: return f(l(t), r(t));
!q/Q2 N( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gm:Y@6W 双目: return f(l(t));
U
CFw+ return f(l(t1, t2));
]$UTMuOQl 下面就是f的实现,以operator/为例
"K|':3n| 1!+0]_8K struct meta_divide
RSM+si/ {
nhm#_3!6A template < typename T1, typename T2 >
(o\D=!a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B/~ubw {
`'(@"-L:7 return t1 / t2;
fgo3Gy*# }
Hp(41Eb, } ;
ja{x}n*5 `J{{E,y
@ 这个工作可以让宏来做:
axXR-5c c~\^C_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n:<Xp[;R template < typename T1, typename T2 > \
ay{]Vqi9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
54s90 以后可以直接用
0(uba3z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
sG|,#XQ 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'-hSV/@}@ (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。。。)
tM:$H6m/( S =sL:FC ZM=eiJZ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hJ8B&u( ']X0g{% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m[N&UM# class unary_op : public Rettype
q.ppYXJUXi {
`+ Mva Left l;
kZ^wc . public :
etb#/L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'
#t1e] JQ]MkP template < typename T >
[#:yOZt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V<n#%!M5gV {
JJ_KfnH return FuncType::execute(l(t));
gp{Z]{io }
gi? wf |Y+[_D} template < typename T1, typename T2 >
[Fd[( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b%j4W)Z {
uy=<n5`oNG return FuncType::execute(l(t1, t2));
#D+.z)iZn }
XlwyD } ;
'HWPuWW 0+rBGk @]],H0 同样还可以申明一个binary_op
M!PK3 t |:XSJ9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Fow{-cs_p class binary_op : public Rettype
E3_ 5~> {
WD7T&i Left l;
g3(?!f Right r;
_ [hVGCSB public :
@Y6~;(p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+ldgT" aSSw>*?Q template < typename T >
Q(hAV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~?lmkfy {
#W L>ha
v return FuncType::execute(l(t), r(t));
**n109R }
Q>/[*(.Wd %BkPkQA template < typename T1, typename T2 >
C9`x"$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s:sk`~2<gd {
).r04)/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fd1z
XK#Z2 }
pA5X<)~
} ;
jpfFJon)w 8{-bG8L> 5 B o[aiT 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
G4f%=Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)-LSn DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ZV:0:k.x 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。
g\?7M1~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RLF]Wa, 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。。。
be&,V_F 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p-%m/d? 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)
].
^e[v6 下面是修改过的unary_op
'n!Sco)C !2=eau^p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.iEzEmu class unary_op
Io)@u~yz {
!r_2b! dy Left l;
r1xhplHH@ -;[,`g(f public :
{(`xA,El '.tg\]| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H?'t>JX U\tujK1 template < typename T >
)u5+<OG}= struct result_1
PPj0LFA {
0$q)uip typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Yg3emn|a } ;
;rh@q4# Y[alOJ template < typename T1, typename T2 >
~@ hiLW struct result_2
" [K>faV {
Hz3KoO & typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*8xMe } ;
1"} u51 8|\?imOp\[ template < typename T1, typename T2 >
^eWD4Vp|4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K<ok1g'0 {
\@:mq]Y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3R$*G8v }
W&0KO-}ot By}>h6`[ template < typename T >
BjCg!6`XF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<bgFc[Z {
6
VuMx7W1 return OpClass::execute(lt(t));
$"x~p1P }
VpmD1YSn G>c:+`KS } ;
,hXhcfFl Ln5g"g8gb% i6D66 E 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Q"sszz 好啦,现在才真正完美了。
4BAG GD2 现在在picker里面就可以这么添加了:
RL3G7 ;X vTUhIFa{ template < typename Right >
H~r":A'"* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Lkl^
` {
Mi&jl_& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TbA=bkj[4 }
\ POQeZ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<;nhb [&a=vE YhNO{4D /%w3(e GbN|!,X1m 十. bind
YB'BAX<lI 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
xnD"LK 先来分析一下一段例子
?mJ&zf|B8 M[7$cfp-Y~ _mn2bc9M int foo( int x, int y) { return x - y;}
ORP-@-dap bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lr_c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P+t`Rw 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。
Ov PTgiI!N 我们来写个简单的。
"s5[w+,R 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,$<="kJk 对于函数对象类的版本:
wW+@3bPl 'PVxc%[ template < typename Func >
R k@xv;t; struct functor_trait
2 VyJ {
l's*HExR typedef typename Func::result_type result_type;
tKKQli4Mn4 } ;
,c9K]>8m` 对于无参数函数的版本:
=S:Snk% B(h%>mT[ template < typename Ret >
TdWatvY5p struct functor_trait < Ret ( * )() >
.7|Iausv {
%uy5la typedef Ret result_type;
24Uvi:B?~ } ;
5|0} 对于单参数函数的版本:
UCVdR<<Z Cmj+>$')0 template < typename Ret, typename V1 >
"8sB,$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7S]<?>* {
.DG`~Fpk typedef Ret result_type;
UY$Lqe~ } ;
7F @#6 对于双参数函数的版本:
tzV^.QWm ]XhX aoqL template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wY6m^g$h3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
38l 8n. {
kx31g,cf]w typedef Ret result_type;
w=feXA3-S } ;
/@QPJ~%8Ud 等等。。。
@pkQ2OM
2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ap|$8G nBJ'ak template < typename Func >
!b 4v}70, struct func_return
!$L~/<&0g {
5l[&-:(Lh template < typename T >
zVyMmw\ struct result_1
xfK@tLEZ-1 {
?3=y]Vb+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qbD>)}:1 } ;
^9fY%98 <<l1zEf@ template < typename T1, typename T2 >
-fCR^`UOS struct result_2
S";c7s {
7w51UmO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PJ3M,2H1b. } ;
s_}q } ;
vMYL( ]e )wyC8` &- PQJw"[N/YM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3}kG ]# 6%L#FSI template < typename Func, typename aPicker >
s&7TARd class binder_1
Fv$oXg/ {
#G!\MYfQt Func fn;
7 F> a&r aPicker pk;
c$^~7.~{Qy public :
GW,RE\Q: ]@{l<ExP template < typename T >
~1:_wni struct result_1
)0?u_Z]w9 {
_?v&\j typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&t:~e" 5< } ;
7A"v:e F4DJML-( template < typename T1, typename T2 >
G3dA`3 struct result_2
8/T[dn {
|'qvq/#^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\=uD)9V } ;
.H
9r_ o@sL/5, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
weC.kx TpcJ1*t template < typename T >
2@,rIve typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EslHml# {
N"8'=wB return fn(pk(t));
Y^tUcBm\ }
;a 6Z=LB template < typename T1, typename T2 >
[*U.bRs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=z zmz7op {
`Z^\<{z return fn(pk(t1, t2));
[JYy
}
P&IS$FC.\ } ;
IoZ_zz0 bF'Jm*f DT3"uJTt 一目了然不是么?
~,7Tj 最后实现bind
%>!W+rO, J
p)I9k,Ez *i>hFNLdOM template < typename Func, typename aPicker >
NA=m<n# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+CN!3(r {
~9Qd83`UH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M>d^.n }
6TDa#k5v _B0C]u3D 2个以上参数的bind可以同理实现。
aC94g7)` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
GT,1t=|&V Y<h6m]H 十一. phoenix
vj9'5]!~q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@,m 7%, B#r"|x# [ for_each(v.begin(), v.end(),
Je4hQJ<h (
Q^*4FH!W do_
u#UtPF7q [
.uSVZqJ7 cout << _1 << " , "
_rg*K ]
?[;>1+D .while_( -- _1),
De2$:? cout << var( " \n " )
w=FU:q/ )
^l<!:SS );
k}C4:?AT 1zgM$p 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
;3XOk+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6)c-s|# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
re4A5Ev$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$18?Q+?3 "}vxHN# _2hZGC%&E template < typename Cond, typename Actor >
6^lix9q7 class do_while
0?cJ>)N {
$,B;\PX Cond cd;
q07H{{h/B Actor act;
i*r ag0Mw public :
Z*Rgik template < typename T >
N:;z~` struct result_1
.03Rp5+v {
tUt_Q;%yC typedef int result_type;
p3>Md?e } ;
D#A6s32a TKQ^D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J9MAnYd)i Ym.{
{^= template < typename T >
{eVv%sbq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`O5427Im {
v#EFklOP do
[8Fn0A {
?aI.Z+# act(t);
M:dH> }
!f]kTs]j~ while (cd(t));
BS
]:w(}[ return 0 ;
T;]Ob3(BpW }
AiB]A} } ;
*Nfotv = WHI/|& f[
KI
T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
o/ 7[
G 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{$#88Qa\- 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_&@|f+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。
|*DkriYY 下面就是产生这个functor的类:
-{q'Tmst upZtVdd FmhAUe template < typename Actor >
V(8,94vm class do_while_actor
j^WYMr, {
j+rY Actor act;
"l hj1zZ public :
0wCQPvO
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|3^U\r^zo r-*j"1 e template < typename Cond >
N.0g%0A.D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=dsEt\
j } ;
[%O f pRzL}-[/v nM ?Nf} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Lz!JLiMEET 最后,是那个do_
ANgt\8 P)#h4|xZ n/x((d%"E class do_while_invoker
/='Q-`?9 {
81C;D`!K public :
M6bM`wHH> template < typename Actor >
'1(6@5tyWk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mHV{9J {
R:3=!zav return do_while_actor < Actor > (act);
Zd88+GS,# }
V]GF53D } do_;
q#SEtyJL d!4TwpIgx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`HO]
kJpX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;xiwyfqgE 最后来说说怎么处理break和continue
$VB
dd~f 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。
g"k4Z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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