一. 什么是Lambda
gcYx-gA} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
aE}1~` 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,
3:Bwf)*
!sda6?& }e3M5LI1L .C^1.) class filler
&`>[4D* {
kPwgayz public :
7#n<d879e% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
oI=7X*B9 } ;
<S~_|Y*v IOA"O9; p.KX[I 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:
Xx{ho4qq mv@cGdxu KTn,}7vZ 8
v NgePn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gfQ&U@N "zW3dKVc #PnuR2s7. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S,T?(lSl }* iag\ WqN=D5 \m-fLX 二. 战前分析
~~:w^(s9 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。
j,Sg?&"%= 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
[c4.E" :V2"<] `-zdjc d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QX(x6y>Q /* --------------------------------------------- */
#.O,JG#H vector < int *> vp( 10 );
:T~Aa(%( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\8\)5#? /* --------------------------------------------- */
f.V;Hl, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qh
Ezv~ /* --------------------------------------------- */
A^7!:^%K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
VlKy6PSIg /* --------------------------------------------- */
||v=in for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2mL1BG=Yk /* --------------------------------------------- */
t}-[^|)7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8Ml&lfn_8 'Z2:u!E r})2-3ZA9 gA
]7YHc 看了之后,我们可以思考一些问题:
mhTpR0 1._1, _2是什么?
ZK5(_qW&i 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。
3oX%tx 2._1 = 1是在做什么?
4X7y}F.J 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。
Wz$%o'OnC Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@k~?h=o\b ToNi<~ 8?] :> 三. 动工
'$Jt}O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
eydVWVN ln.kEhQ3B 8D]:>[|E n+@}8;oeP template < typename T >
g+/%r91hZ class assignment
!-
f>*|@ {
3WyK!@{ T value;
j&E4|g ( public :
5@c,iU-L assignment( const T & v) : value(v) {}
zi:F/TlUC template < typename T2 >
bb;fV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
mY-Z$8r } ;
KtJE ;ak3@Uee xVoWGz7 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O$x-&pW`g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8o8FL~&] m^zx& m}.ru)^p {frEVHw class holder
WO*yJ`9] {
I Vy,A7f public :
Bc}<B:q%b template < typename T >
`7jm assignment < T > operator = ( const T & t) const
Fk D {
mOwgk7s[J return assignment < T > (t);
>7!aZO }
_dqjRhu } ;
_5a]pc$\Y] C>cc!+n%H R#~}ZUk2 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
G B!3`
A%& 7HPLD&WPt static holder _1;
,4j$kR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VL5kjF3/ =f@O~nGm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.G+}Kn9! 而不用手动写一个函数对象。
dgssX9g37 $m/-E#I#Z <mHptgd, FcIH<_r 四. 问题分析
$}oQ=+c5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
h7Jo_L7 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
T~$ePVk>L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HY#7Ctn3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
zcJ]US 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6bnAVTL5 OxElvbM# 五. 问题1:一致性
+C;ZO6%w 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=X"YH| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MSeO#X wI>JOV7 struct holder
L:YsAv {
1hZM)) //
y:4Sw#M%( template < typename T >
;0E"4(S.q1 T & operator ()( const T & r) const
fLI@;*hL0 {
;KQ'/nII return (T & )r;
2BH>TmS }
a2/r$Tgm } ;
9?D7"P+ x+B~ t4A 这样的话assignment也必须相应改动:
w%S<N 5K'EuI) template < typename Left, typename Right >
7i{Rn K6* class assignment
rQ}4\PTi
{
qIjC-#a=m Left l;
PB>p"[ap4 Right r;
W/oRt<:E public :
N(vbo assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OpxVy _5, template < typename T2 >
Oi
BK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{\|? {8f } ;
u-UUF `H$s-PX 同时,holder的operator=也需要改动:
;YZw{|gsh SJU93n"G/ template < typename T >
zQ{ Q>"- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
("/*k {
$O}gl Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
1\YX| }
v{
C]\8 QN_5q5 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。
V EY !0PIj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
@mP@~ /l(:H return l(rhs) = r;
q,nj|9z V 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。
gEKJrAA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}/c.>U P05_\
t template < typename Tp >
sbK0OA class constant_t
ccD+o$7LT {
Xz]}cRQ[ const Tp t;
aS~k.^N public :
)\mklM9Z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
([f6\Pw\ < template < typename T >
x?CjRvT$ const Tp & operator ()( const T & r) const
uzp!Y&C {
F!]UaEmV return t;
eg(xN/D }
;k
b^mJE } ;
h(/|` ](MXP,R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7h&xfrSrD 下面就可以修改holder的operator=了
twgU ru 0?p_|X'_ template < typename T >
Y2<#%@%4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ULU
]k# {
#S<>+,Lk return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}GkEv}~t }
nWXI*%m5 :Hd?0eZ| 同时也要修改assignment的operator()
CWBsiL
f ,}{E+e5jh7 template < typename T2 >
=Rb, `% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-^#Ix;% 现在代码看起来就很一致了。
)_j.0a
Y}1|/6eJ 六. 问题2:链式操作
&OI=rvDmo 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.\U+`>4av 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。
ZLL0 6p 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。
J|xqfY@+ 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。
a*SJHBB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qsJA|z&6x EiJSLL template < typename T >
6bb=; struct result_1
yvH:U5% {
d=>5%$:v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0*g
psS } ;
/ _}v|E0 H>M%5bj 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
(^Nf;E &q":o 'q template < typename T >
;U20g:K struct ref
|;D[Al5AMc {
55$by.rf? typedef T & reference;
j,1,; } ;
<EBp X template < typename T >
sXhtn'<v struct ref < T &>
~Zj?%4 {
a[(n91J0 typedef T & reference;
i( c2NPbX } ;
Q;aZpi-E" E#HO0]S 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&)bar.vw/ %{HqF>=~ template < typename T >
/@wm?ft6Gk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wh*OD {
q1?2
U< return l(t) = r(t);
Szg<;._J }
.5dZaI) 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。
@Rx/]wyH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K/%aoTO} QGshc 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
Upv2s:wa}z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C62<pLJf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.Zwn{SMtu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Np/[MC 最后的布局是:
iOJgZuP Add
}VFSF/\^ / \
c89RuI `B~ Divide 5
5mFi)0={y / \
:_e.ch:4 _1 3
ax3:rl 似乎一切都解决了?不。
Q]|+Y0y}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。
.qVdo+M%F 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。
VWMCbg>R 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:
;<MaCtDt (O<lVz@8 template < typename Right >
G+%ZN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
M.IV{gj Right & rt) const
Lqch~@E&%# {
.
}=;]= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3)3'-wu }
%hTe%(e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Jp=
(Q]ab 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。
vW4f 3(/ 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。
-_4! id 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。
aoJ&< vl3 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。
&pmJ:WO,h 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?
hqBwA1](a 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:
|RjjP 7 R 7{r Y template < class Action >
:ZzG5[o3 class picker : public Action
O!j@8~=' {
p[/n[@<8= public :
XBr>K>( picker( const Action & act) : Action(act) {}
z?gJHN< // all the operator overloaded
Zv-6H*zM6 } ;
k,@1rOf C u?$!|V 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。
&1?Q]ZRp 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:
qh&K{r*T 6Edqg template < typename Right >
QU#/(N(U#T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'8Gw{&& {
R-h7c!ko return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Tl1?5 }
~]yqJYiid^ my} P\r. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L`Ic0}|lzy 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。
Z7f~|} G6J3F template < typename T > struct picker_maker
CjST*(,b {
X:e'@]Z)? typedef picker < constant_t < T > > result;
N&GcWcq } ;
3{c&%F~! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*FAg^G&1 {
N&ddO-r[s typedef picker < T > result;
WI6er;D } ;
K{iayg!k *1%g=vb 下面总的结构就有了:
{Ise (>V 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。
\agC Q& 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。
7dakj>JM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%kUJ:lg;d 至此链式操作完美实现。
!*cf}<Kmw },"g* mb/3
#) 七. 问题3
O^<6`ku 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。
P9'5=e@jB <T}#>xHs3 template < typename T1, typename T2 >
O:U@m@7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\vT8
)\ {
^ID%pd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
nph{ }
%*/[aq, # 'v,W
gPe 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:
=DCQ!02 /#
eBDo template < typename T1, typename T2 >
Ltj}>.+ struct result_2
>2|#b {
[L\w]6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0hv[Ff } ;
Z/I!\ eGE%c1H9a 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?
hT_snb;ow 这个差事就留给了holder自己。
BNByaC IM#+@vv DTJ template < int Order >
Ky'^AN] class holder;
u)V*o template <>
PQ[TTLG\& class holder < 1 >
K4rr.f6 {
t.zSJ|T_&O public :
z6!X+`& template < typename T >
'l}3Iua6qk struct result_1
vIRE vj#U {
m=K XMX typedef T & result;
^w HMKC } ;
.SsIU\[) template < typename T1, typename T2 >
f^]AyU;F: struct result_2
kj8zWG4KH {
`SG70/ typedef T1 & result;
5FzRusNiA } ;
I)x:NF6JO template < typename T >
:.~a[\C@V< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jTqba:q@ {
V.F 's(o return (T & )r;
nFP2wvFM }
P]TT template < typename T1, typename T2 >
01dx}L@hz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8fN0"pymo {
d.+vjMI return (T1 & )r1;
XX F9oy8 }
JC#@sJ4az) } ;
Dux`BKl G^R;~J*TDE template <>
Y}Dp{ class holder < 2 >
DYl^6] {
oY]VP+b! public :
7Y)wu$!7} template < typename T >
ZBXGuf struct result_1
r:q#l~;^ {
8iCIs=06 typedef T & result;
sH]AB=_ } ;
*HC8kD a%$ template < typename T1, typename T2 >
Y1~SGg7(@ struct result_2
=j{jylC {
9t[278B6 typedef T2 & result;
WNx^Rg"
>' } ;
ZChY:I$< template < typename T >
e!8_3BE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R*y[/Aw {
@v'D9 ? return (T & )r;
I>xB.$A }
4"2/"D0 template < typename T1, typename T2 >
c,qCZ-.Sg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)k1,oUx {
\XN5)) return (T2 & )r2;
@b/2' }
KH7]`CU } ;
KCFwO' c>R(Fs|6 (w-u"1& 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> >。
@r43F$bcqo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~Qsj)9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$O>@(K Jv<)/Km` return l(i, j) = r(i, j);
Id*^H:]C# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
g#:XN GW#kaqC1 return ( int & )i;
:2My|3H\ return ( int & )j;
z]YhQIU4n8 最后执行i = j;
{|gJC>f@ 可见,参数被正确的选择了。
z|<oxF. ]Yu+M3Fq _HK&KY 8?YW i `|w#K28t" 八. 中期总结
&V3oW1*W 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:
gdK/:%u3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$.1'Ym 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HH#i.s2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
PPPwDsJ }ELCnN :U q]~e _e_%U<\4 w3N%J>4_E DRoxw24 九. 简化
iq:[+ 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。
48Lmy<}* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[J`G`s! 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:
xW9
s[X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
X-,y[ ) +-*/&|^等
eW)I}z+{ 2. 返回引用。
\Ji2uGT =,各种复合赋值等
ws?s 3. 返回固定类型。
)T5h\ZO`; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7 !.8#A': 4. 原样返回。
A4FDR# operator,
y7-:l u$9 5. 返回解引用的类型。
j~H`*R=ld# operator*(单目)
UMwMXmZNJ 6. 返回地址。
$jm<'
4 operator&(单目)
s~ZFVi-i 7. 下表访问返回类型。
xJLO\B+gM operator[]
=k=2~
j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+i#sS19h operator<<和operator>>
8{fz0H.<? [0ffOTy OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Q3%#
o+R> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]3,.g)U*m {U '&9_y template < typename Left >
Z_ gVYa struct value_return
0,$-)SkT {
x5z4Yv^
m template < typename T >
!K3cf]2UD struct result_1
:@`(}5F4 {
Hq\E06S@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
HL}~W}!j } ;
? < O F2`htM@, template < typename T1, typename T2 >
XQJ^)d00h struct result_2
FgQ_a/* {
hAr[atu87 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.hlQ?\ } ;
RvS q KW8 } ;
kad;Wa#h V"by9p|V` TflS@Z7C 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9g
&Ch9-/ BZ;}ROmqk 下面我们来剥离functor中的operator()
Ym.l@( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zt[4_;2Y +:]Aqyc\ return l(t) op r(t)
EPe]-C` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NVc!g return op l(t)
X'#$e{ return op l(t1, t2)
y{`(|,[ return l(t) op
*Qg5Z return l(t1, t2) op
ZE8/ m") return l(t)[r(t)]
{pe7]P? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
HCx%_9xlm 'ztL3(|X6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!P~ PF:W~| 单目: return f(l(t), r(t));
\l]pe|0EW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%g0z)J 双目: return f(l(t));
> 1r[]&8 return f(l(t1, t2));
|)?aH2IL 下面就是f的实现,以operator/为例
1t[;` iZ C^,4`OI struct meta_divide
6A$_&? {
" _:iK] template < typename T1, typename T2 >
5]H))}9>d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YBtq0c {
Gf
H*,1x return t1 / t2;
Q"_T2fl]vP }
Ig02M_ } ;
8|5Gv jSie&V@ px 这个工作可以让宏来做:
xTJSr2f &e-#|p#v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H~?*KcZ 0\ template < typename T1, typename T2 > \
~m?74^ i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
FDF3zzP0 以后可以直接用
3?.1~ "-J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~?AC: 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
~aJW"\{ (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。。。)
5u;Rr 1D &RKH2R W;Ud<7<;Z 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
&'5@azU JrCf,?L^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mL:m;>JJ n class unary_op : public Rettype
=vqsd4 {
xSpMyXrQ Left l;
.cg= public :
r5MxjuOB1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E-UB -"6 ;cv.f>Cm template < typename T >
zwM"`z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T}n N=Q4 {
^>N8*=y return FuncType::execute(l(t));
/S:w&5e }
MU_!&(X_ S}oG.r
9 template < typename T1, typename T2 >
42rj6m\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fL ~1 {
?,ZELpg n return FuncType::execute(l(t1, t2));
= EQN-{# }
+
,@ FxZl } ;
{0is wq'J &$mZ?%^C Op`I;Q
#%d 同样还可以申明一个binary_op
eWb0^8_
xS=_yO9- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<8u>_o6 class binary_op : public Rettype
5;IT64&] {
_PK}rr?"7O Left l;
$Y8>_6%+T Right r;
oN *SRaAp public :
Mw/?wtW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b;S6'7Jf9 N]B)Fb template < typename T >
VZ\O9lD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a?5WKO {
0CPxIF& return FuncType::execute(l(t), r(t));
kUNj4xp) }
3>RcWy;1i GwcI0~5 template < typename T1, typename T2 >
fuq(
2&^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"6?lQw
e {
#v{ Y=$L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T"n{WmVQ }
-glugVq } ;
Rw{$L~\ 5\okU"{d7 6ayy[5tW 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
U
z"sdi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?n)Xw)] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!n|#|.0m 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
EJ1Bq>u7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ARP KzF`Wq 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
10mK}HT>4B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}7K@e;YUg 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
k/% #> 下面是修改过的unary_op
59V#FWe- OkLz^R?d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3)}(M class unary_op
W%TQYR {
+wipfL~&S Left l;
TYYp"wx G 0hYFc u public :
@&;(D!_& Z+ixRch@-s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&,J*_F<s2< M|d={o9Hp template < typename T >
*R BV'b struct result_1
(B@X[~ {
)T9;6R$b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bG"HD?A_ } ;
"jT#bIm C@1CanL@3 template < typename T1, typename T2 >
Bp
:~bHf struct result_2
=-_)$GOI' {
<0#^7Z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;(7-WnU8N } ;
',GV6kt_k o7.e'1@ template < typename T1, typename T2 >
$*k)|4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^o YPyk`9 {
N#4N?BBP" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wzd`l?o, }
ndw7v ;+sl7qlA4 template < typename T >
xOythvO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t-WjL@$F/ {
6Opa{] return OpClass::execute(lt(t));
r088aUO
P }
^5>s7SGB" $_sYfU9 } ;
jo}1u_OJ %<ic%gt`# v9=}S\=Cd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
s.VA!@F5 好啦,现在才真正完美了。
/Y,r@D 现在在picker里面就可以这么添加了:
F|Q H 3V?817&6z template < typename Right >
) V36t{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z&Ue|Z4Qt {
+c--&tBo return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
iwU[6A }
=Q-k'= 6\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
);Z]SGd m[spn@SF #n3ykzoqIX
dy<27 = >.e+S?o 十. bind
\7Qb229? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
b0rX QMu 先来分析一下一段例子
\:Za[6 ; DDe.f" Q8q@Y R# int foo( int x, int y) { return x - y;}
Zsj`F9*e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
dQD$K|aUp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sHdp 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。
_\\ -md: 我们来写个简单的。
dFW.}"^c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yzR=A%V8A 对于函数对象类的版本:
s5&=Bsv Lg4YED9# template < typename Func >
/ylc*3e'4 struct functor_trait
H=p`T+ {
-R0/o7 typedef typename Func::result_type result_type;
zT[6eZ8m } ;
w^HjZV 对于无参数函数的版本:
Qqc]aVRF O- #TZ template < typename Ret >
?,)"~c$hZ struct functor_trait < Ret ( * )() >
XN#&NT{t} {
+BL{@,zr typedef Ret result_type;
+Rwx%= } ;
wfR&li{ 对于单参数函数的版本:
or 2|O#= /:Lu_)5 template < typename Ret, typename V1 >
E7nFb:zlV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_w!a`w*3 {
&eQJfc\a typedef Ret result_type;
O("Uq../3 } ;
.Q* 'r&n 对于双参数函数的版本:
gmP9j)V6 19t{|w< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z)-c#F@% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I4=Xb^Ux {
=rFN1M/n{E typedef Ret result_type;
=lp1Z> } ;
eg<pa'Hw 等等。。。
Zb_apjg[4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=:=/Gz1 `s"d]/85VW template < typename Func >
O=}g4c struct func_return
XRtD< jlA" {
'wQv3; template < typename T >
Fky?\ec struct result_1
D-&an@ {
]s_8A`vm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lG:kAtx4 } ;
!L$x:/R9M ?X9UTOx template < typename T1, typename T2 >
4w93}t.z struct result_2
Z[?mc|*x {
$IX\O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O
)d[8jw" } ;
F #`=oM$5 } ;
fjG&`m#" wTc)S6%7 j:,9%tg 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!*{q^IO9v& =(o']ZaaA template < typename Func, typename aPicker >
d`y!cu2} class binder_1
5,)vJ,fs {
(xpn`NA Func fn;
:"1|AJo) aPicker pk;
]a'99^?\ public :
zjl!9M! h6:#!Rg template < typename T >
wT,R0~V0 struct result_1
F3Maqr y {
"i^
GmVn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ravyiOL } ;
aZS7sV28 !&^gaUa{ template < typename T1, typename T2 >
8LzBh_J? struct result_2
u<xo/=Z {
=r2]uW9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(s<s@` } ;
;C.S3} i^msjA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ac{?+]8} ?)D^~/
A template < typename T >
Vvp[P> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T{v>-xBRy {
w_tJ7pz8T return fn(pk(t));
(Z]HX@"{J }
Kn`M4O template < typename T1, typename T2 >
>l']H*&B< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4T6 {Y {
IxZb$h[ return fn(pk(t1, t2));
V)ig)(CT }
Yf@e=: } ;
L{-LX=G^ =c.5874A` fWnD\mx?0 一目了然不是么?
]6r;}1c
最后实现bind
M5357Q NPa\Cg[ >$WQxbwM( template < typename Func, typename aPicker >
e'%v1-&sP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"qz3u`[o {
rwLAW"0Qz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
B;>{0
s }
i%m"@7.kk W,5Hx1z R 2个以上参数的bind可以同理实现。
W !w, f; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
XRx+Dddt; T;TA7{B 十一. phoenix
@gC=$A# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-VKS~{ FY{e2~gi for_each(v.begin(), v.end(),
CC=d I (
Mn1Pt|_@! do_
aT!'}GjL [
nfSbM3D]h cout << _1 << " , "
nn/?fIZN4 ]
E>'a,!QPv .while_( -- _1),
c/N@zum,{ cout << var( " \n " )
"5R~(+~<@ )
\MC-4Yz );
EP'h@zdz @hQlrq5c 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:
Q/uwQo/ 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
g- AHdYJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!* Ti}oIo& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g9D^) V 9vUO*D !U9|x\BqJ2 template < typename Cond, typename Actor >
h,aA w#NE* class do_while
ryF7 {
f"7O "6 Cond cd;
3~ S'LxV Actor act;
IN8>ZV`j) public :
00v&lQBW template < typename T >
]^':Bmq struct result_1
|8>3`w! {
[[PEa-992 typedef int result_type;
poGc a1 } ;
!tfb*@{;' IW 21T do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U*Ge<(v$ m8'C_U^89 template < typename T >
FuI73 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*f&EoUk}F {
{!6/x9> do
|8mhp.7 {
t@u7RL*n:< act(t);
w(kf }
pyLRgD0
g while (cd(t));
kB?al#` return 0 ;
]f+ csB }
p' M%XBu } ;
Bm&kkx.9P ~|<WHHN( \fA{1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bM8If" 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。
mPI8_5V8] 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。
0/S_e)U 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。
L}@c6fHG 下面就是产生这个functor的类:
:RoBl3X= y_\p=0t8 }*.0N;;C template < typename Actor >
*K> l*l(f] class do_while_actor
^Wxad?@ {
>:D
j\"o Actor act;
]|`Cuc public :
*`ZH` V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q _-7i n6s}ww) template < typename Cond >
n1!?"m! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
afYc\-" } ;
/|xra8?H[ J7r|atSk fS~;>n%R 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oc8:r 最后,是那个do_
=Umw$+fJr sB;@>NY 8_T6_jL< class do_while_invoker
5:'hj$~|\1 {
B}PIRk@a1 public :
8\{^|y9- template < typename Actor >
X]P:CY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
C@th O {
xg)v0y~ return do_while_actor < Actor > (act);
PRz/inru- }
_YcA+3ZL } do_;
f=)2f= Me
5_4H&Sg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#1>X58I^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JV;OGh> 最后来说说怎么处理break和continue
]T%rjsN 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。
6Cn+e.j@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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