一. 什么是Lambda
r+ k5Bk' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
yKgA"NaM 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,
SBZqO'}7 LL4yafh ~}PB&`%7 CB:G4VqOT class filler
!-)Hog5\ {
9+_SG/@ public :
-ich N/U]s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v?vm-e } ;
DavpjwSn :[A>O( )w=ehjV^m 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:
*\L\Bzm Y?ouB ?%d]iTZE :>+}|(v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
OLg=kF[[ :VGvL"Kro \ ?sM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1U^;fqvja TldqF BX n j0! D% v{[KY 二. 战前分析
2= S;<J 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。
Db3#; 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
1<IF@__ 3+ JkV\AF __O@w. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_=S4H /* --------------------------------------------- */
?H3Ls~R vector < int *> vp( 10 );
D;*P'%_Z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
L"e8S%UqX /* --------------------------------------------- */
2 ,RO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bVO{,P2o /* --------------------------------------------- */
`v)
:|Q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B ~xT:r /* --------------------------------------------- */
;n`SF~CU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ti:PKpc /* --------------------------------------------- */
K8,Q^!5]" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=n7QL QU :|%k*z EVYICR 5g ,}?x!3 看了之后,我们可以思考一些问题:
1g<jr. 1._1, _2是什么?
-!4Mmp"2@u 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。
1<766 2._1 = 1是在做什么?
JB[n]| 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。
uI lm!*0 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F`))qCgg] OpWTw&B"+ \%[sv@P9s 三. 动工
$S Kax#[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_3YZz$07 <MdIQ;I8 oU"!"t {B|)!_M# template < typename T >
u2\QhP 9 class assignment
apy9B6%PJ+ {
;@/^hk{A T value;
iX
(<ozH public :
ZMa@/\pf1 assignment( const T & v) : value(v) {}
d%?$UnQ template < typename T2 >
|0^~S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EIdEXAC( } ;
FglW|Hwy ]40@yrc MEKsL7 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VO
u/9]a 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f(SK[+aqW gZ!q x#)CH}J GoSdo class holder
f
N_8HP6& {
rD_\NgVAs public :
3:wN^!A}ve template < typename T >
C6` Tck! assignment < T > operator = ( const T & t) const
3mP251"dIW {
2J;_9
g&M return assignment < T > (t);
s]X0}"cz }
e2F{}N } ;
b';oFUU>Q 6~b)Hc/ dQ#$(<v[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
j; TXZ`|( 4 x|yzUx static holder _1;
L*(Sh2=_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H;w8[ImK ?q{HS&k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%H/V
iC 而不用手动写一个函数对象。
tXXnHEz ]Y;5U -F7P$/9 $Sls9H+. 四. 问题分析
yor6h@F1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
3%~c\naD?O 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O
n/q&h5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&)
qs0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6Cj$x.-K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m:-=K ~CX1WPMI: 五. 问题1:一致性
AJYZ` 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?|
}t%2giJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pE4yx5r5 }j`#s struct holder
_<^mi!Y {
;M<R
e //
3sD/4 ? template < typename T >
y?P4EVknM3 T & operator ()( const T & r) const
>S}^0vNZX {
hEhvA6f, return (T & )r;
<rI8O;\H }
C.`!?CW } ;
a1dkB"Zp.p G0h/]%I 这样的话assignment也必须相应改动:
ioT+,li wG LSei-s template < typename Left, typename Right >
+wIv|zj9 class assignment
'5etZ!: {
1fMl8[!JLu Left l;
XMlcY;W Right r;
b|Sjh; public :
?v,4seRuz assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S;tv4JY template < typename T2 >
lvp8{]I< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>Q#\X=a> } ;
zvOSQxGQ +'V ,z 同时,holder的operator=也需要改动:
HDHC9E6 irooFR[L9 template < typename T >
3[Z7bhpV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}. t8Cy9G {
_Gtq]`y return assignment < holder, T > ( * this , t);
UFPSQ }
Z/oP?2/Afh WH l vd 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。
ana?;NvC 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.azA1@V|
WfH4*e return l(rhs) = r;
hQ _gOI 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。
_FxQl]@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5:vy_e& ~{$5JIpCm template < typename Tp >
aTFT'(O, class constant_t
m\eYm;RVj {
~8tb^ const Tp t;
3:MAdh[w public :
-p*j9
z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N
VBWF template < typename T >
k.6(Q_TS const Tp & operator ()( const T & r) const
i1^#TC$x {
QLDld[ return t;
V9/P kuT }
;%mYsQ } ;
8m*uT< 5D ->*'Y;t4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vv^(c w>A 下面就可以修改holder的operator=了
8/T,.<5 l'FNp template < typename T >
M]uO%2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I%tJLdL {
)uazB!X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)^]1j$N=3 }
8dCa@r&tz kpx2e2C| 同时也要修改assignment的operator()
zrE Dld9 hM[QR'\QS template < typename T2 >
Dl=qss~g+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9 #)& 现在代码看起来就很一致了。
7thB1cOJ 2[~|6@n 六. 问题2:链式操作
\{{i:&] H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2>'/!/+R 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
p -wEPC0 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
BkJNu_{m? 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0Q5fX} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SwdUElEp Av,E|C template < typename T >
UlH;0P? struct result_1
vI0::ah/ {
R6E.C!EI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&vV_,$ } ;
"2>_eZ#b C,G$C7$% 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:
-Ou@T#h" 7#9yAS+x( template < typename T >
u
4$$0 ` struct ref
egh_1Wg2a {
H-'~c\) typedef T & reference;
I7} o>{ } ;
%bZ}vJ5b template < typename T >
gF8n{b struct ref < T &>
<Kt;uu> {
RJ~I?{yR0[ typedef T & reference;
]x^v;r~ } ;
MClvmv^ sY@x(qkIOc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xSL%1>MrN lbnH|;`$]m template < typename T >
G !;<#|a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5|Hz$oU {
+5oK91o[y return l(t) = r(t);
?0hEd9TU }
&C6Z{.3V 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。
6\GL|#G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d!#qBn$*[ Gb_y"rx?0 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Hl b%/& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!)+8:8H' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3%DDN\q\u +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Av"^uevfs 最后的布局是:
EjFK zx Add
Bv(c`JE~; / \
>Qold7
M Divide 5
V7q-Pfh!y / \
)Y
9JP@}T _1 3
g!.k> 似乎一切都解决了?不。
|}2X|4&X 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
HZEDr}RN 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1@ .Eh8y OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5,u'p8}. Nlk' template < typename Right >
< (<IRCR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0MX``/Z72 Right & rt) const
QX>Pni {
PHv0^l]B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fFNwmH-jv }
6%t>T~x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eZk4$y 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。
2SlOqH1 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。
Z0Df~ @ 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。
2m0laJ3p9 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。
I'>r 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?
g1B[RSWv 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:
'/v@q]! V]qv,> template < class Action >
K6nGC class picker : public Action
z[bS
soK` {
J-)9>~[E< public :
z-;2)RkV2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
<yz&>
+9, // all the operator overloaded
uSU[Y,'x } ;
4;.y>~z iQJ[?l` 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。
0tyS=X;#e 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:
OD`?BM [(PD2GO+ template < typename Right >
L2
^-t7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xI b^x=|h {
E[E7Gsmq V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W&Pp5KR }
,sln0 <Zn-P Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Qkq9oZ 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。
568qdD`PS 2c4x=% template < typename T > struct picker_maker
Q{"QpVY8 {
WZ]f \S typedef picker < constant_t < T > > result;
i1k#WgvZR } ;
C=uYX" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
FEzjP$ {
ubZcpqm?Q typedef picker < T > result;
f!n0kXVu6U } ;
*D6X&Hg&5 5}"@$.{i 下面总的结构就有了:
Q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
%?WR9}KU0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
h(1o!$EU2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v(vJ[_&% 至此链式操作完美实现。
!=yNj6_f /n&Y6@W %
XS2;V 七. 问题3
=%+O.
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。
()+PP}:$A 'g7eN@Wh.z template < typename T1, typename T2 >
b w2KD7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bJ#]Xm(]D {
k}h\RCy%f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3sy|pa }
Sp>v`{F /;rPzP4K6 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
SB#Y^! ;LjTsF' template < typename T1, typename T2 >
@#CZ7~Hn struct result_2
y_e$W3bON, {
oR_qAb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1QPS=;|) } ;
+'f+0T\) @;K-@*k3 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?
s%c>Ge 这个差事就留给了holder自己。
r(Vz( m}oqs0xx 3j2#'Jf|: template < int Order >
Nt5`F@;B class holder;
WXzSf.8p| template <>
dW`!/OaQD class holder < 1 >
|>U:Pb( {
0`D`
Je<t public :
ZgD%*bH*B template < typename T >
swGp{wJ struct result_1
mtunD;_Dek {
2MQ
XtK typedef T & result;
G&LOjd2 } ;
Spqbr@j template < typename T1, typename T2 >
iE8 struct result_2
f}C$!Lhs {
]dj
W^C]94 typedef T1 & result;
{BS}9jZx } ;
!/;/ X\d template < typename T >
&?)?
w-$p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2uln)] {
4,)EG1 return (T & )r;
&ap&dM0@%a }
H/?@UJ5m template < typename T1, typename T2 >
D{) K00mm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X{YY)}^ {
a?dUJt return (T1 & )r1;
o6 lCP& }
fC7rs 5 } ;
$t{;- DpNB :fx^{N!T template <>
>L_nu.x class holder < 2 >
*\!>22* {
W7PL]5y& public :
=}1)/gcM template < typename T >
}#Gq*^w struct result_1
EpsjaOmAF {
1](PuQm7+ typedef T & result;
"AcC\iq } ;
suF<VJ)&s template < typename T1, typename T2 >
](2\w9i% struct result_2
L)qDtXd4 {
Nm.G,6<J typedef T2 & result;
yPXa } ;
c`E0sgp template < typename T >
YQ7\99tj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wdo(K.m {
r\."=l return (T & )r;
ZCC T }
t|jp]Vp template < typename T1, typename T2 >
t3(~aH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gx ]5)O {
y`Nprwb return (T2 & )r2;
2P(6R.8;6 }
C4H$w:bVk } ;
D<wz%* p-o8Ctc?V 3"O&IY< 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> >。
L}M%z9K`h 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fuQk}OW{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Hq;*T3E UrRYK-g return l(i, j) = r(i, j);
h7a/]~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w =2; QJ< r>;(\_@ return ( int & )i;
XEe$Wh
return ( int & )j;
#
H)\ts 最后执行i = j;
-%)S~R 可见,参数被正确的选择了。
/:. p{y B"Hz)-MW Z(Z$>P&4 >.1d1#+b 9~5LKg7Ac 八. 中期总结
Tf{lH9ca$ 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:
3'zL,W W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nIEIb.- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4L _AhX7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HrS-o= C-sFTf7 ~oX`Gih [R(d Cq> L}UrI&]V$: U_C[9Z'P 九. 简化
O[j$n 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。
dthtWnB@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
's\rQ-TV 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 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h )% e +-*/&|^等
P/,ezVb= 2. 返回引用。
FG5YZrONx =,各种复合赋值等
oEJxey]B7 3. 返回固定类型。
O^DLp/vM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fi 4. 原样返回。
t3<HE_B| operator,
kk$D:UQX 5. 返回解引用的类型。
)u=46EU_ operator*(单目)
9|l6.$Me/ 6. 返回地址。
d04fj/B
operator&(单目)
UWW'[gEP1 7. 下表访问返回类型。
;-quK%VO! operator[]
5 D[`nU} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
q-r5z GI operator<<和operator>>
=6d'/D#J Zfc{}ius 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。
Q;k
D Jo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@g]>D S76xEL template < typename Left >
Bp/k{7 struct value_return
bo
&QKK {
4hWFgk template < typename T >
Exz(t' struct result_1
"P!zu(h4 {
xgJyG.? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p?#xd!tc2N } ;
+HF*X~},i ,T8fo\a4 template < typename T1, typename T2 >
)(h<vo)-zX struct result_2
H)pB{W/ {
V>"NVRY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
SN5Z@kK } ;
*qKf!& } ;
=zRjb> f!bGH-.r5 mMtva}=* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6.M!WK{+ ch)#NHZ9F 下面我们来剥离functor中的operator()
DcsQ 6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B&sa|'0U 9=9R"X>L return l(t) op r(t)
LDbo=w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-c
p)aH) return op l(t)
yJ2A!id return op l(t1, t2)
,ik\MSS return l(t) op
s@K #M return l(t1, t2) op
2$O6%0 return l(t)[r(t)]
:9W)CwZ)V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W:1GY#Pe jF6[+bW< 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_6
单目: return f(l(t), r(t));
~-BIUZ; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r1zuc:W1 双目: return f(l(t));
x?2y^3<5 return f(l(t1, t2));
tRXR/;3O 下面就是f的实现,以operator/为例
2l}3L 0c]3 ,# struct meta_divide
puK /;nns {
Ql9
) template < typename T1, typename T2 >
cpQhg-LY| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
, R $ZZ4 {
7Yly^ return t1 / t2;
/S`d?AV }
X`0`A2
n } ;
ktiC*|fd K~
VUD( 这个工作可以让宏来做:
~c|{PZ9U AUwIF/>F(] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fHacVjJ template < typename T1, typename T2 > \
iYz!:TxP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p}
i5z_tS 以后可以直接用
a WMEo`O% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9 [wR/8Xm 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'
4Kf (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
jHpFl4VPz *h2)$^P% ?&"!, 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
Hv .C5mo 8EAkM*D w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?Q/9aqHe; class unary_op : public Rettype
0
hS(9y40 {
Jc, {n* Left l;
K*oWcsu public :
&+7G|4!y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ng1uJa[k!d XkuZ2( template < typename T >
yWZ%|K~$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qb$f ,E[ {
j~`rc2n% return FuncType::execute(l(t));
=@go;," }
;T?4=15c `+EjmY template < typename T1, typename T2 >
p Yaq1_<+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YJ~3eZQ {
qJLtqv return FuncType::execute(l(t1, t2));
}~$96|J }
a*nx2d } ;
(ZHEPN y
w>T1 |T^c(RpOE 同样还可以申明一个binary_op
R{A$hnhW6 %SD=3UK6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l/@t>% class binary_op : public Rettype
Zv)x-48 {
8Qi@z Jq, Left l;
4O'X+dv^I Right r;
Dl95Vo=1 public :
\D,c*I|p7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d`&F ,MdK "Qa> template < typename T >
tO]`
I- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Irnfr\l. {
i-_ * 5%A return FuncType::execute(l(t), r(t));
_T[m YY }
d}RR!i`<N 4]3(Vyh` template < typename T1, typename T2 >
0s8w)%4$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZdY)&LJ {
"Rv],O" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"1Oe
bo2 }
#OVf2
" } ;
::A]p@ l:H}Y3_I U#U nM,3% 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
298@&_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uGMmS9v$ J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BV01&.<| 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。
QL_9a,R'r 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
',P E25Z 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。。。
N M_Xy<.~E 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9WhZ=
Xk 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)
]7yr.4?a 下面是修改过的unary_op
}Pn]j7u! 27-GfC=7* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
JM-+p class unary_op
Yx{q VU {
]~1Xx:X- Left l;
8RJ^e[?o( KWH l+pL public :
q2C._{ 0' `c~J&@| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w
`0m[* o 0'!u template < typename T >
k2cC:5Xf3 struct result_1
(+ibT;!] {
>2w^dI2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J"Z=`I)KON } ;
p 3*y8g- EFNi# D8s template < typename T1, typename T2 >
I?_YL* struct result_2
f Nnemn@> {
@XL5$k[Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ij<6gv~ n" } ;
c;dMXv e=m=IVY#W template < typename T1, typename T2 >
BQfq]ti typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t/TWLhx/ {
+__PT4ps return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@ = M:RA }
swh8-_[c/ OEFALt template < typename T >
H<`<5M 8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;9rS[$^$O {
"bC1dl< return OpClass::execute(lt(t));
*P.Dbb8vn }
!ENDQ?1 k Z>Xl- LV } ;
NP#:} ) Z>si%Npm\ O<o>/HH$ 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
M)JKe!0ad1 好啦,现在才真正完美了。
,s9gGCA 现在在picker里面就可以这么添加了:
A3|hFk :_f5(N*{5o template < typename Right >
\6)]!$F6: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GZwz4=` {
(6Tvu5*4U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6SGV}dAx }
DZ7<-SFU 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。
e(~9JP9 ^L@2%}6b` :K)7_]y \_w>I_=F 34gC[G= 十. bind
`,lry7] 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。
/Q nq,`z 先来分析一下一段例子
GWvw<`4 0mMoDJRy %qYiE!%& int foo( int x, int y) { return x - y;}
t3//
U# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#NZ#G~oeO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^.|P&f~ 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。
"h'+!2mf 我们来写个简单的。
w4fz!l] 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 k{8O.g 对于函数对象类的版本:
0lm7'H*~ H-|%\9&{S template < typename Func >
z?DI4O#Up struct functor_trait
ZZu{ct9 {
:+qd>;yf# typedef typename Func::result_type result_type;
7H l>UX,| } ;
h/*q +H 对于无参数函数的版本:
,|RN?1 ?U L]kd.JJvy template < typename Ret >
G8t9Lx struct functor_trait < Ret ( * )() >
!w;oVPNg {
R0A|}Ee* typedef Ret result_type;
N7
FndB5% } ;
}83a^E9L 对于单参数函数的版本:
"-T[D9(A G=ly . template < typename Ret, typename V1 >
=G,wR'M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k:QeZn( {
<9bfX 91 typedef Ret result_type;
pRys 5/&v } ;
u$38"&cmA 对于双参数函数的版本:
{TL.2 [(rT,31cW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`]7==c #Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?bH&F {
m0Geq. typedef Ret result_type;
je`Ysbe n } ;
JJZu%9~[ 等等。。。
rLpfybu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NxW
Dw }Be;YIhG template < typename Func >
h0O t>e" struct func_return
ZO#f)>s2 {
E#!tXO&, template < typename T >
kfV}ta'^S struct result_1
.<Rw16O {
'w z6Zt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1]A$ } ;
!*1$j7`tP o"!C8s_6 template < typename T1, typename T2 >
%;eD.If} struct result_2
,6EhtNDu {
teKx^ 'c' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?:$\
t?e^ } ;
, UsY0YC } ;
i$5<>\g OU
esL9 { MV,>T_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hGy[L3{ 1.tAl6] template < typename Func, typename aPicker >
vvI23!H class binder_1
,r8#-~A6,A {
vR3\E"Zi Func fn;
f
OasX!= aPicker pk;
bEKh U\@=J public :
%b[>eIJU# Xwo%DZKN template < typename T >
;=p3L<~c`K struct result_1
re~T,PPM {
ZfMs6`Wv
1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KTq+JT u } ;
-|GKtZ]} ?Kt F!:_C template < typename T1, typename T2 >
hYht8?6}m struct result_2
AP:Q]A6} {
I`f5)iF?0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\$4 [qG= } ;
)_YB8jUR-X R4y]<8} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
M$48}q+ ZZn$N- template < typename T >
r3B}d*v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)qRH?Hsb7 {
Vel}lQD return fn(pk(t));
%s! |,Cu }
H76iBJ66 template < typename T1, typename T2 >
s IFE:/1, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g<N;31:c\ {
^)(-7H return fn(pk(t1, t2));
B<Q)z5KK }
bksv2@ar } ;
?I[*{}@n" :
eCeJ~&E 3vs{*T" 一目了然不是么?
0|Xz-Y 最后实现bind
N=PSr 4 EE^x34&= vc :% template < typename Func, typename aPicker >
/&c2O X|Z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g#MLA5%=u {
Gp{,v return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
c: r25 }
RfOJUz QC?~$>h!? 2个以上参数的bind可以同理实现。
w_f.\\1r 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]rv4O@||w %vv`Vx2 十一. phoenix
r'`7}@H* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MkL) ZfH+Iqd for_each(v.begin(), v.end(),
ua)jGif
(
^v`naA( do_
ftG3!} [
o]Xt2E cout << _1 << " , "
41x"Q?.bY ]
/O5&)%N .while_( -- _1),
eP,bFc cout << var( " \n " )
QtwQVOK )
Wqkb1~]#Y );
o{6q>Jm \{}dn,?Fv 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
N+ak{3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
8qqN0"{, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vTgx7gP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_6Y+E"@zs lXg5UrW tYXE$i template < typename Cond, typename Actor >
{l)$9! class do_while
pB4Uc<e {
o K>(yC[ Cond cd;
CxTmW5l Actor act;
`sCn4-$8 public :
,sIC=V + template < typename T >
@AF<Xp{ struct result_1
V^,eW! {
gfs ;?vP typedef int result_type;
\"1>NJn&k) } ;
Z6rhInIY MoE&)~0u& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(c>g7d<>n l2LLM {B template < typename T >
p]%di8&;N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=C2sl;7~* {
[lg!* do
vjq2(I)u {
)Xh}N act(t);
]q.%_ }
-?-XO<I while (cd(t));
h7E~I
J return 0 ;
g"Y_!)X }
+4.s4&f) } ;
#D4 {BmqUoZrC G.H8
><% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{g!7K 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。
:oXSh;\ 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。
4/Y?e UQ 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。
$8)XN-%( 下面就是产生这个functor的类:
P&uSh?[ ^ )-26(aNGT 7IkPi?&{ template < typename Actor >
H.m]Dm,z class do_while_actor
!JDr58 {
;U|(rM; Actor act;
{2h*NFp public :
b!P,+!< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
CtXbAcN2B V6X )L>!xx template < typename Cond >
'< U&8?S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-B H/)$-$ } ;
O|V0WiY< !,$#i K9lekevB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZQ]qJDk 最后,是那个do_
mUa#sTm Ifn|wrx;g hhze5_$_ class do_while_invoker
$Lr&V~ {
4AS%^&ah public :
>UvP/rp template < typename Actor >
7a1o#O do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,7LfvZj4[ {
B;r_[^ return do_while_actor < Actor > (act);
3'Y-~^ml| }
&em~+83 } do_;
W;Y^(f M
bWby' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nbF<K? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}6@E3z]AMO 最后来说说怎么处理break和continue
hBjU(}\3 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。
6u0>3-[6OD 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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