一. 什么是Lambda
@KNp?2a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~M43#E[oOF 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
!y?g$e` A^o
L42C< ,R*ru* class filler
.qF@
}dO {
]y!|x_5c3 public :
_X;5ORH" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W^al`lg+y } ;
1kTJMtZG~ {w{|y[[d~ v)J6}H}e 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
UAH} ])U `@=}5 9+| DA[-(
s -zMXc"'C^k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G4AX8@;U O/l|\n 3P'.)=} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jskATA
/ J%D'Xlb mVU(u_lh Px'% 5TKN 二. 战前分析
E%jOJA 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
tse(iX/D 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
aI+:rk^ Fi(_A rN}{v}n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RR^I*kRH /* --------------------------------------------- */
.ay
K+6I vector < int *> vp( 10 );
H9nZ%n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ToDN^qE+ /* --------------------------------------------- */
s`GSc)AI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
* F~"4g /* --------------------------------------------- */
nM)] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
){R_o5 /* --------------------------------------------- */
`%F.]|Y0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>y%$]0F1 /* --------------------------------------------- */
0Q%'vBX\` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j[) i>Qw z`5+BL,|ND I+8m1* g:e| 看了之后,我们可以思考一些问题:
>RE&>T^8 1._1, _2是什么?
#.a4}ya19 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。
=4+UX*&i?. 2._1 = 1是在做什么?
Z4bN|\I 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。
f{WJM>$: Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<}N0y*m '-gk))u>) :3{@LOil^ 三. 动工
Og"50 - 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ObMsncn 1wqCoDgkp fy9{W @E3p *sB=Ys? template < typename T >
qV8;;&8r class assignment
eJ$?T7aUf {
z15(8Y@2] T value;
8~\Fpz|Og public :
qs 52)$ assignment( const T & v) : value(v) {}
Zdj~B1 template < typename T2 >
;Z
C18@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GAtK1%nPD } ;
:#c? `>uV W{ @lt} Af
^6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
bo\|mvB~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{Kd9}CDAZ fx%'7/+ ^fXNeBj X#1So .}c class holder
}B^s!y&b {
(Qq! u public :
oQWS$\Rr. template < typename T >
9BNAj-Xa assignment < T > operator = ( const T & t) const
[WX+/pm7> {
mcS/-DaN? return assignment < T > (t);
U|-4*l9Ed }
X&
O
o1y } ;
z=BX-) /2Y
Nu*v 1S0Hc5vw 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
J0mY=vX I?s)^' static holder _1;
k$k(g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qV9` {foF[M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y%}Po)X]f 而不用手动写一个函数对象。
@Mt6O_V c@5fiRPv! 7 fqK{^L _6^ vxlF 四. 问题分析
7b:oz3 ?PI 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。
|C7GI[P 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。
X\X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\qV5mD]"M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|@Q(~[It 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.;iXe I)_072^O 五. 问题1:一致性
jr"yIC_ 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]K~ Vo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,^:Zf|V Xdq2 .:\ struct holder
V{ra,a* {
H<X4R //
DtXXfp@; template < typename T >
\C/`?"4w T & operator ()( const T & r) const
5#$E4k:YV {
=h5&\4r= return (T & )r;
$-M1<?5 }
nU)}!` E } ;
gC<\1AIu C[n,j#Mvje 这样的话assignment也必须相应改动:
6(DK\58 <)?H98S template < typename Left, typename Right >
7{8!IcR # class assignment
eem.lVVD {
@bfaAh~ Left l;
}@!d(U* Right r;
x #BUIi public :
N!9DZEcm assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XOJ/$y template < typename T2 >
Crm](Z? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QRgWzaI } ;
uC 5mxZ s-k~_C>Fw 同时,holder的operator=也需要改动:
:NA cad <kPU*P, template < typename T >
`^wF]R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%q2dpzNW
{
qqS-0U2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
hKt
AvTg }
)amdRc L4
x 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。
7s<v06Wo 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f!xIMIl)+ 1PjSa4 return l(rhs) = r;
Ibd7[A\ 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。
W{1=O)w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Fl(+c0|kT W\N-~9UA template < typename Tp >
b0riiF class constant_t
rS>njG;R {
84e)huAs const Tp t;
,XI,B\eNk public :
=Ky1v$< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P.&,nFIg3 template < typename T >
!COaPrg const Tp & operator ()( const T & r) const
s/`4]B;2U {
q fadsVp return t;
at6f(+ }
}1N)3~ } ;
i*9eU*i|H o Ep\po1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=QRLKo#_ 下面就可以修改holder的operator=了
pFGdm3pV ;vQ7[Pv.j template < typename T >
)
;-AT^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5p
U(A6RtS {
O0WzDD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&nZ=w#_ }
F 3,hx {LR?#. 同时也要修改assignment的operator()
L
a0H 7I(Sa?D: template < typename T2 >
Ij@YOt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9)aXLM4Y 现在代码看起来就很一致了。
dH&N< ?!Rlp/ 六. 问题2:链式操作
k{y@&QNj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.;/@k%> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5W 5\*L 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
n#,AZ& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Zhz.8W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7! <cU Z-Bw?_e_K template < typename T >
e,`+6qP{ struct result_1
r}D`15IHJ {
1i2jYDB" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
c 6E@+xU } ;
JgYaA*1X <y-KWWE 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
G)5%f\& k+JDbJ@ template < typename T >
G?'L1g[lc struct ref
}4A+J"M4y {
m`4Sp#m typedef T & reference;
rguC#Xt!4 } ;
#x':qBv# template < typename T >
-.ha\ t0J struct ref < T &>
WH/r$.& {
]/bf#&@g`k typedef T & reference;
5c3)p^]g } ;
HWVWl~FA k2k/v[60 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*oZBv4Vh _d %H;<_ template < typename T >
L$i&>cF\_> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nCGLuZn {
4SY]Q[ return l(t) = r(t);
,K3)f.ArYc }
G/N'8Q) 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
5s;HF |2x 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^|>vK,q$I .OX.z~":y 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
B~caHG1b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|DwI%%0(F _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sW3-JA] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+\\,FO_ 最后的布局是:
[=S@lURzm@ Add
o-GlBXI; / \
N/qr}-
3z Divide 5
!yG{`#NZZ / \
?9 :{p _1 3
\96?OCdr 似乎一切都解决了?不。
D0lgKQ 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。
`:-{8Vo7 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。
L*D-RYW 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:
7MOjZD4? C;G~_if4PR template < typename Right >
WnvuB.(@3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
efl6U/'Ij Right & rt) const
-P(q<T2MV' {
eaYQyMv@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M-T&K%/lW }
m`I6gnLj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HGh`O\f8 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。
2Z\6xb|u 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。
aOyAP-m, 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。
-81usu&NH 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
W*}q;ub; 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?
;]KGRT 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:
b H?dyS6Bx #RbPNVs template < class Action >
Nt$/JBB[$ class picker : public Action
$X9-0- {
TPvS+_<oL{ public :
=HQH;c" picker( const Action & act) : Action(act) {}
aq oT // all the operator overloaded
;ZFn~!V } ;
ZV,n-M = 7K
{/2k Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Ac^}wXp 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_F;(#D FC.y%P, template < typename Right >
>e>Q'g{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/V$[M {
UStZ3A' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^ :6v-
Yx }
Yvs9)g hz>&E,<8q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a4 O 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。
b_W0tiyv% vp[~%~1( template < typename T > struct picker_maker
UqsVqi
h( {
++5W_Ooep typedef picker < constant_t < T > > result;
Pi40w+/ } ;
>]&LbUW+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
600-e;p {
x5c
pv typedef picker < T > result;
])7t!< } ;
[`6|~E"F [8^jwnAYS 下面总的结构就有了:
NMJ230? 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。
H9xxId?3u 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。
I,_wt+O&j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?Q]&d!UCs 至此链式操作完美实现。
8N'`kd~6[ q/ 6d^& kK16+`\+ 七. 问题3
cr27q6_ 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。
vMRM/. |F iL1_ template < typename T1, typename T2 >
"F7g8vu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(9*=d_= {
T]Vh]|_s return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_`+
!,kG[ }
g%4-QCZ, ;k9s@e#a 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:
]RML;]^ kgEGL]G> template < typename T1, typename T2 >
G!ty@
Fx struct result_2
",B92[}Ar {
Hd
U1gV> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
DCACj-f } ;
`2o/W]SSk sG%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?
QukLsl]U 这个差事就留给了holder自己。
Ki,]*-XO lo,?mj%M Q6`oo/ template < int Order >
DQ?'f@I&* class holder;
%+:%%r=Q template <>
|0vY'A)] class holder < 1 >
x&8HBF' {
S=U*is public :
smoz5~ template < typename T >
N>z_uPy{A struct result_1
zRx-xWo {
`$JPF Z typedef T & result;
((SN We } ;
8*V3g_z template < typename T1, typename T2 >
:5L9tNr{_ struct result_2
NJ/6_e {
'&I.w p`^ typedef T1 & result;
t9Ht
54 } ;
Sl/[9-a) template < typename T >
d(jd{L4d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w-Y-;*S {
'ZgrN14 return (T & )r;
+Tf ,2?O }
:tu6'X\k template < typename T1, typename T2 >
=nh/w# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&y[Od{= {
wcspqC" _ return (T1 & )r1;
c*'D }
po}Jwx! } ;
[>A%% fLa 7d?4 template <>
P5yS`v$@ class holder < 2 >
<T>C}DGw {
7H:1c=U public :
I8d#AVF2 template < typename T >
<{Wsh#7 }. struct result_1
il(dVW {
c`yLn%Of% typedef T & result;
9fp1*d } ;
[[}KCND template < typename T1, typename T2 >
QmvhmsDL struct result_2
ArDkJ`DE {
x=pq-&9>B typedef T2 & result;
%G1kkcdH< } ;
B<SuNbR template < typename T >
)[|`-M~u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Smzy EMT {
Vahfz8~w/ return (T & )r;
%a{$M{s }
x6d+`4 template < typename T1, typename T2 >
6J9^:gXW~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OGw =e{ {
IP~*_R"bM return (T2 & )r2;
]x8^s }
AifnC4 } ;
I'{-T=R-q M.O3QKU4 IGeXj%e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
vn}:$|r$J 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
494"-F 6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ujGvrYj J+r\EN^9 return l(i, j) = r(i, j);
Nih8(pbe 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6}ct{Q QCIH1\`jW return ( int & )i;
%e.tAl"!$ return ( int & )j;
"a
%5on 最后执行i = j;
k\8]fh)J\7 可见,参数被正确的选择了。
ln-+=jk {x{e?c! )EZ#BF<0| KP`{ UD) AC;ja$A# 八. 中期总结
<)ozbv Xk 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8x#SpDI 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6," 86 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3e+ Ih2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)F
Q
'^ B~K@o.% 1|_jV7`Mz jHBzZ!< r8x<-u4 2{:bv~*I0F 九. 简化
H g(%gT 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0\*[7!`s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sDA&U9; 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
'yd<<BM` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4+qoq$F</ +-*/&|^等
~jWG U-m 2. 返回引用。
c@!%.# |y =,各种复合赋值等
ltRvNXx+] 3. 返回固定类型。
[(Ss^?AJW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
FMMQO,BU 4. 原样返回。
.G8+D%%. operator,
ANh7`AUuO 5. 返回解引用的类型。
wPdp!h7B~N operator*(单目)
I/:M~ b 6. 返回地址。
,$BbJQ5 operator&(单目)
O}5mDx 7. 下表访问返回类型。
r!A1Sfo4P operator[]
P/uk]5H^
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`IL''eJug_ operator<<和operator>>
\@8j&],dl 8D7=] 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。
',`GdfAsH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y~@@{zP EF1aw2 template < typename Left >
-wJ/j~+m+ struct value_return
yzJ
VU0s {
\1x<bx/1 template < typename T >
M_asf7|v struct result_1
}j9V0`Q {
d/oxRzk'L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,ND}T#yTR } ;
+72[*_ < xaiA2 template < typename T1, typename T2 >
CJ0{>? struct result_2
+
q@kRQY;n {
4mNg(w=NF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v53qpqc } ;
Ovu!G
q } ;
rBR,lS$4 eaSf[!24" GddP)l{uCF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gYb}<[O! kex4U6&OQB 下面我们来剥离functor中的operator()
)"SP >2} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_4H
9rPhf "W!Uxc
return l(t) op r(t)
,.Xqb~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
kaybi 0 return op l(t)
cF6eMml; return op l(t1, t2)
lU6?p")F1 return l(t) op
2 VgFP3 return l(t1, t2) op
UOh%"h return l(t)[r(t)]
W6cA@DN$# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aLzRbRv 8&T6 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:
L<8:1/d\ 单目: return f(l(t), r(t));
Td~CnCor return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9&(d2 双目: return f(l(t));
Z:51Q return f(l(t1, t2));
%-u Ra\ 下面就是f的实现,以operator/为例
9cV;W \ Tw W !.F\H,( struct meta_divide
cO}`PD$i {
gzdR|IBa template < typename T1, typename T2 >
Z*,Nt6;e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MBlhlMyI {
ME'hN->c return t1 / t2;
sJA` A }
E"8cB]`|8 } ;
H<6TN^ )<Cf,R 这个工作可以让宏来做:
ean_/E K7o!,['W #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f;";P template < typename T1, typename T2 > \
2|Of$oMc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3eOwy~ 以后可以直接用
UvwO/A\Gv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hRKAs
]^j 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
9/[1a_
r (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。。。)
A^\A^$|O6 Ns3k(j16 Zp:(U3% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
/F/zMZGSA{ urM=l5Sx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1D@'uApi. class unary_op : public Rettype
fcDiYJC* {
j A/xe Left l;
TCb 7-s public :
_wvSLu <q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w0`aW6t# _T[7N|'O template < typename T >
iv3=J
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rwu
y!F {
}V@ *
:3w8 return FuncType::execute(l(t));
1^F
!X= }
LI`L!6^l x}acxu 2H7 template < typename T1, typename T2 >
.rfKItd typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z %?:
CA {
>b6!*Lrhs return FuncType::execute(l(t1, t2));
T~=r*4 }
?_hKhn%K9
} ;
)83UF
r4kP 6
GL.bS (f Gmjx 同样还可以申明一个binary_op
H);O. m EMe3Xb
` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
. \/jy]Y class binary_op : public Rettype
s"tyCDc.c {
12W`7 Left l;
W Z!?O0.A Right r;
gG^A6Ol%D public :
Etv!:\\[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B;[ai?@c(_ -eZ$wn![ template < typename T >
>a6{y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ape\zZCV {
qM~;Q6{v return FuncType::execute(l(t), r(t));
+>v3&[lGv }
!|\$|m<n q\0CS>. template < typename T1, typename T2 >
4V2}'/|[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nn`l+WA3 {
P1gW+*? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
YU*u! }
QL_vWG- } ;
xEULV4Qw }8joltf ?p&CR[ 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
]j=Eof%Rc 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nTy8:k '] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U%<E9G594 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。
[;/4' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
SVJL|S 3k 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。。。
O
%x<
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[:vH_(| 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)
4Lg!54P8 下面是修改过的unary_op
5uo?KSX% V*}xlxSL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!]^,!7x,8j class unary_op
#pe#(xoI {
?%QWpKO7X Left l;
]npsclvJ .dbZ;`s public :
%S'gDCwq 0.MD_s0)> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8ztVv 7?1[sPM template < typename T >
d*}dM" struct result_1
n8FmIoZ&` {
x6h';W_ 8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@pV~Q2% } ;
[osIQ!u;: X-lB1uq^ template < typename T1, typename T2 >
e1Ne{zg~ struct result_2
rAv)k&l {
PUU
"k:{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QsO%m } ;
\/wbk`2 C>}@"eK template < typename T1, typename T2 >
Q+i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z(o zMH {
&d%0[Ui` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x>C_O\ }
fV "gL(7 ' F,.y6QU template < typename T >
Zk={3Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ekR/X {
r bfIH": return OpClass::execute(lt(t));
B_kjy=]O. }
6I<^wS9j_ 3|se]~ } ;
|H . kWSei3 qk+RZ>T<o 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
ep ,"@,, 好啦,现在才真正完美了。
C>MEgGP 现在在picker里面就可以这么添加了:
p%ve1>c VR'R7 template < typename Right >
GR%h3HO2& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
XCo3pB
Wq~ {
:l;SG=scx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
w3<%wN>tE }
0gIJ&h6*f 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。
?q*,,+'0 PLV-De $2kZM4 ]%Db %A :`Z'vRj 十. bind
m9Pzy^g1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,f[`C-\Q% 先来分析一下一段例子
3*v&6/K C"gH>G gP13n!7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
'(6
^O= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>V,i7v*? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z=I+_p_G 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2[V9`r8* 我们来写个简单的。
qQ{i2D%)?f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+YX*.dW 对于函数对象类的版本:
xY=%+o.?* LQo>wl template < typename Func >
> &V Y struct functor_trait
I'%\
E, {
x%`.L6rj typedef typename Func::result_type result_type;
\F; S } ;
5bZjW~d 对于无参数函数的版本:
e,X{.NS yu.N> [= template < typename Ret >
~%D=\iE struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cqra\ {
@p\te7(P% typedef Ret result_type;
5*#3v:l/9 } ;
+lNAog 对于单参数函数的版本:
"J=A(w5 -Uo"!o>x| template < typename Ret, typename V1 >
w vnuE<o8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
NDo>"in {
FSNzBN typedef Ret result_type;
>hFg,5 _l3 } ;
tsWzM9Yf 对于双参数函数的版本:
k@Q>(` %"gV>E_u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C4h4W3w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
aj|gt {
*?`<Ea typedef Ret result_type;
uO{'eT~ } ;
c`M
,KXott 等等。。。
3;F+.{Icc 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F8*zG 4/& U 6`E\?d` template < typename Func >
+ 2j] struct func_return
[$]Kp9YD {
g-NfZj? template < typename T >
=
a54 struct result_1
92";?Xk {
fnJ!~b*qo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YsBOh{Ml } ;
"3H?_!A9 ([Da*Tk* template < typename T1, typename T2 >
h4,S/n struct result_2
CY?19Ak-xd {
:&-j{8p- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p( 6!7t: } ;
[CAV"u)0 } ;
sI% =G3o= ?>}&,:U} MVYf-'\^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Pf?zszvs h;RKF\U:" template < typename Func, typename aPicker >
E!6 Nf[ class binder_1
M!Wjfq
^~ {
?c0@A*:o Func fn;
e"u89acp aPicker pk;
,b!]gsds public :
F8En)# 47
|&(,{ template < typename T >
eN Y? struct result_1
cpJ(77e {
sR*.i?lN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w"/RI#7. } ;
24L
=v ,f3Ck*M template < typename T1, typename T2 >
=(\xe|
Q struct result_2
](tv`1A,Wd {
ecqL;_{o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1^R:[L4R` } ;
OLh QS_D 0%OV3` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vN8Xq+ >6\rhx> template < typename T >
7w8I6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-A3>+G3[ {
s<`54o , return fn(pk(t));
nLjc.Z\Bl }
.`5BgX7W template < typename T1, typename T2 >
4.o[:5' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#CcWsI>+w> {
o0`|r+E\ return fn(pk(t1, t2));
k,M%"FLQ }
|j>fsk~ } ;
Xx;4 !^*-]p/z
U%zZw) 一目了然不是么?
oHvVZ 最后实现bind
$9In\x
cpe/GvD5] `xm4?6 template < typename Func, typename aPicker >
`GQ'yv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Qf<@
:T* {
r-]Hm Y x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A3cW8OClz }
^cz;UQX~} |d0,54! 2个以上参数的bind可以同理实现。
cUPC8k.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。
^N2N>^'&1. .V'=z| 十一. phoenix
~V?3A/] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#fTPo:*t Ej7>ywlW for_each(v.begin(), v.end(),
uZA^o (
}+3IM1VTW{ do_
)?D w)s5 [
&
~*qTojj cout << _1 << " , "
Btu=MUS ]
d%C:%d .while_( -- _1),
Ad'b{C% cout << var( " \n " )
RbA.%~jjx* )
;+W9EbY2 );
gyx4= 'Q ^V5g[XL2 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:
@b,&b6V 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
wNt-mgir-Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CTOrBl$70 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&8^ch,+pD KfkE'_F m=.}}DcSs template < typename Cond, typename Actor >
r|!r!V8j class do_while
zJCm0HLJ {
f:6%DT~a&C Cond cd;
Wgr`)D Actor act;
3.vQ~Fvl public :
(}:n#|,{M template < typename T >
o 2Okc><z struct result_1
Y#[>j4<T {
bo%v( typedef int result_type;
Bx&F* a;5 } ;
fj,]dQT <z+b88D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8 ta`sNy9 sKU?"|G81G template < typename T >
,*}5xpX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Rix=* {
x-3!sf@ do
( 8}'JvSu {
j^&{5s act(t);
H*&ZXAKv }
.gS
x`|! while (cd(t));
{95u^S= return 0 ;
<F7g;s'q9 }
X8Ld\vZYn } ;
X|3l*FL vs|_l!n3 b}OOG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~BJ~]~0P` 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。
['l.]k-b} 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。
pHpHvSI 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。
YKZk/m&H 下面就是产生这个functor的类:
c'8a)j$$+ tEE1`10Mt Bt\z0*t=s template < typename Actor >
i8Y$cac! class do_while_actor
ZKT~\l {
yavoGk Actor act;
5?()o}VjAO public :
3{;W!/&> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Es~|:$(N]| `T \"B% template < typename Cond >
ju= +!nGUa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>.]'N:5 } ;
QV@NA@;XZ B,Gt6cUq *~0Ko{Avc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]XAJ|[]sj* 最后,是那个do_
kQY+D1 E*F)jP,yo ^ew<|J2,B class do_while_invoker
=:;KYuTr {
xn)eb#r public :
l`}Ag8Q template < typename Actor >
s?2DLXv}! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m@_m"1_; {
lv*fK return do_while_actor < Actor > (act);
V>2mzc }
0B;cQSH!q } do_;
s, 8a1o G\U'_G> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
b35Z1sfD
j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SB3=5"q 最后来说说怎么处理break和continue
YsHZFF 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。
(DW[#2\. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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