一. 什么是Lambda
E[hSL#0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-raK 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,
!,-'wT<v C,,T7(: k '3XOU. hgZvti class filler
A?tCa*b^ {
l="(Hp%b public :
'>[ZfT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[1~3\-Y } ;
5hqXMs vkLt#yj~ )~P<ruk>,C 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:
FoIK, MdJ ~m R^j !d0$cF): [3irr0D7l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H/f}tw uUl ;}W /3+E-|4s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
WKr4S<B8mr ?@A@;`0Y =PU@'OG 5m;pHgkb 二. 战前分析
Jbima> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^=I[uX-3ue 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
NgGpLdaC2v ABEEJQ WnQ'I=E#~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Vg(p_k45` /* --------------------------------------------- */
bz&9]%S< vector < int *> vp( 10 );
4P2p|Gc3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xZAg /* --------------------------------------------- */
PC=s:`Y}R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/|Gz<nSc /* --------------------------------------------- */
b9f5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cP21x<n /* --------------------------------------------- */
kSJ:4! lFU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<^Q`
y /* --------------------------------------------- */
"|
oW6@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Mi!ak X bV?= fQU_A <
Lrd(b; 看了之后,我们可以思考一些问题:
H]lD*3b 1._1, _2是什么?
@[(%b{TE; 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
wRWKem= 2._1 = 1是在做什么?
qyzeAK\Ia 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
=66,$~g{ 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。
[yAR%]i-7 9/\=6vC| z:$TW{%M 三. 动工
(7aE!r\Ab 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7`X9s~B A`1/g{Ha $r)nvf`\ `^E(P1oJ3 template < typename T >
9;c]_zt class assignment
wa9{Q}wSa {
rNHV T value;
> cJX'U9 public :
@}N;C..Y$ assignment( const T & v) : value(v) {}
"2/VDB4!FG template < typename T2 >
UUql"$q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y) 4D$9: } ;
785Y*.p Q ?W6 z[, ` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cXokq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
80M4~'3 0:Lm=9o M*c`@\ ]pA}h.R#- class holder
dQFx]p3L {
`qsn; public :
xH8nn3U template < typename T >
dkf?lmC+M assignment < T > operator = ( const T & t) const
J_mpI.^Bsf {
G#0 4h{ return assignment < T > (t);
}%rz"kB }
',*
6vbII } ;
Z5{M_^ N|1k6g=0 \G*vY#] 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:
uEuK1f` IV:Knh+
? static holder _1;
A|@d4+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$wVY)p9Q TM':G9n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NLF{W|X 而不用手动写一个函数对象。
S*CRVs P>kS$U) fr\UX}o M|`%4vk> 四. 问题分析
p<6pmW3 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。
1}!f.cWV( 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。
s 4}}MV3X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v1zJr6ra9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kF.PLn'iS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`h
Y:F( /gHRJ$2|Sx 五. 问题1:一致性
gy<pN?Mw 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?|
$X-,6* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A0WQZt!FEN `)H.TMI
struct holder
\aT._'=M+ {
"$:nz} //
/sdkQ{J!. template < typename T >
">voi$Kzey T & operator ()( const T & r) const
e[n T'e {
OH*[ return (T & )r;
;Fuxj!gF }
kAbT&Rm" } ;
+|(
eP_ %r~TMU2" 这样的话assignment也必须相应改动:
9}2I'7] NP^kbF template < typename Left, typename Right >
{q8V class assignment
1/w['d4l! {
F K={% Left l;
s bW` Right r;
I%*o7" public :
";",r^vr\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{u46m template < typename T2 >
jPA?0h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a50{ gb# } ;
&sWq SS D
7H$!(F> 同时,holder的operator=也需要改动:
Ql\{^s+ jr@<-. template < typename T >
}e9:2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}L@!TWR-Qu {
0V`0=" rQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
yZA}WTGe }
|{Z?a^-NJ \\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。
x8gUP 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\nPa>2r ?OvtR:h C return l(rhs) = r;
,p>=WX 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。
+&-/$\" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g;eMsoJG + lU:I template < typename Tp >
Gv6EJV1i class constant_t
#$X_,P|D {
8TC%]SvYim const Tp t;
+`_%U7p( public :
!1)lGjMW constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
srJ,Jr( template < typename T >
3(}HD*{E[@ const Tp & operator ()( const T & r) const
p^7ZFUP {
@+:S'mAQC return t;
*w59BO&M4 }
N
0&h5 } ;
!YsLx[+ .z7F58 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kOx2P(UAEx 下面就可以修改holder的operator=了
mn?<
Zz Qp!r_a&
template < typename T >
Mfuw y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w,;CrW T2t {
`8KWZi4
] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UP 75}h9 }
O:q 0- ke2'?,f 同时也要修改assignment的operator()
'h.{fKG]ME g(>;Z@Y
template < typename T2 >
a(NN%'fDD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
k2"Z:\?z 现在代码看起来就很一致了。
$j)Er.!9|R /4<eI3Z 六. 问题2:链式操作
Ma:xxsH. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@w[WG:-+ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
nUz2~z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
(`k0tC2 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
d/+sR@\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~ 61O 3YR6@*!f/ template < typename T >
1%G<gbHpI struct result_1
c_)vWU {
L L7a20 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/RT3r } ;
;l[/<J M6jP>fbV* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O{,Uge2n, r3mB"("Z' template < typename T >
C=t:0.:PJ struct ref
4~53%=+ {
9qc1^Fs~ typedef T & reference;
KN'l/9. } ;
j/5>zS template < typename T >
K8$Hg:Ky-/ struct ref < T &>
)@RTU~# {
DQDt*Uj, typedef T & reference;
(9CB&LZ(+E } ;
J/pW*G-U| #r `hK) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z1aApS %qcBM~efT template < typename T >
9 %4Pt=v~d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xAMj 16ZF {
i,NN" return l(t) = r(t);
VZ&>zF }
$NJ]2P9L 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
)NGBA."t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p#HPWW" .L0pS.=LT 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
R|%
3JE0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WW2VW-Hk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2mP|
hp? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%L+/GtxK 最后的布局是:
m=k(6 Add
j0L9Q|s / \
W1$B6+}Z0V Divide 5
ez%RWck / \
0|9(oP/: _1 3
E B)j&y_ 似乎一切都解决了?不。
O66\s q 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。
B<
P H7 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。
KS}Ci- 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:
L,of@> ?d%+85 template < typename Right >
Ne,7[k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)p4o4aM Right & rt) const
8X][TJG$ {
TKvUBy return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W}EI gVHs }
Y=sRVypJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Mcj4GjV6:" 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。
PA5ET@mD 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。
g3 6oEz~| 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。
k$y(H;XA 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。
fu}NH\{ 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?
H@bra~k- 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:
cv eTrY}g }OJ*o template < class Action >
GeWB"(t class picker : public Action
ePa:_?( {
h']RP public :
,RKBGOz?f picker( const Action & act) : Action(act) {}
JQYIvo1,Q // all the operator overloaded
,*Y*ov23aQ } ;
K20n355uE M(HU^?B{' 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。
>};,Byv!% 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:
w5gN8ZF3 -Cd4yWkO template < typename Right >
iN8?~T}w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LO[1xE9 {
v Q[{<|K return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n{d}]V@ }
F7^8Ej9*a yA?>v'K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>/;\{IG
Wn 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。
h?j;*|o- 0){%4 template < typename T > struct picker_maker
v]F q}I" {
0&=2+=[c typedef picker < constant_t < T > > result;
_s><>LH~ } ;
z}.!q{Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$^
(q0zR~l {
7J~6J.m typedef picker < T > result;
:^0g}8$< } ;
a3?Dtoy' leiED' 下面总的结构就有了:
Q\z3YUk 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。
`]\4yTd 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。
(aVsp*E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LeO
)) 至此链式操作完美实现。
1)?^N`xF x,E#+
m L$zT`1Hy 七. 问题3
J9)wt ?%j 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。
r=n|MT^O {*~aVw {k template < typename T1, typename T2 >
-))>7skc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h#zx^F1 {
fpM4q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-kZz,pNQ, }
>4ebvM
0| G\Hck=P[$3 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:
`=uCp^+v W2|*:<Jt template < typename T1, typename T2 >
eM/|"^% struct result_2
reM%GU {
H`-%)c= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
f<xF+wE } ;
_E)xR .Y_RI&B!L 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?
Z{chAg\ 这个差事就留给了holder自己。
Z@
h<xo*r lcJ`OLG
.}ohnnJB0 template < int Order >
p!' "hx class holder;
HGWwGd template <>
"M7ry9dDH class holder < 1 >
^>GL<1
1 {
5Ag]1k{ public :
$7TYix8= template < typename T >
>gFF>L> struct result_1
F5:*;E;$ {
O~{Zs\u9 typedef T & result;
@WhcY*R2 } ;
m %ET!+ template < typename T1, typename T2 >
85"DS-+e struct result_2
2r?g|<
: {
?j8CkqX! typedef T1 & result;
`U2PlCf| } ;
t@}<&{zk template < typename T >
+;Cq>1x, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F!pUfF,& {
t=XiSj\n return (T & )r;
70HEu@- }
VxjHB?) template < typename T1, typename T2 >
"^_p>C)T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{nryAXK {
8Y5*
1E* return (T1 & )r1;
(4M# (I~cE }
H1\~T } ;
J'@I!Jc 5? c4aAn template <>
lG\lu'<C class holder < 2 >
(y~da~ {
]YevO( public :
qf)]!wU9 template < typename T >
F{l,Tl"Jw struct result_1
\hi{r@k>} {
}{iR+MX typedef T & result;
M?}2 } ;
}[ AIE[ template < typename T1, typename T2 >
-.^Mt.) struct result_2
>#!n"i; {
? ~_%I typedef T2 & result;
K\?vTgc( } ;
Dm 'Q& template < typename T >
3D<P
[.bS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
).v;~yE {
!o*oT}6n return (T & )r;
~0/=5 dC }
.YS[Md{
template < typename T1, typename T2 >
_9L2JN$R6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-MB,]m {
L0+@{GP? return (T2 & )r2;
uO"@YX/ }
/eIwv31 } ;
$#KSvo{otI [;|g2\ bE0S)b) 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> >。
^~(bm$4r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
W9eR3q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i~K~Czmok+ |$1j;#h return l(i, j) = r(i, j);
[=V8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{?5EOp~ apw8wL2 return ( int & )i;
dX+DE(y return ( int & )j;
ss,6;wfX 最后执行i = j;
Yt|{l 可见,参数被正确的选择了。
={z YcVI ;|
\Ojuf hTg%T#m /]+t$K\cBq Dm4\Rld{ 八. 中期总结
*a$z!Ma3h 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
bZtjg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
gVZ~OcB!W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:k(aH Ua 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
p&ZD1qa 8.9S91]= 3!*J;Y DoImWNLo B}*xrPj bLf }U9 九. 简化
lT$A;7[ 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。
/u#uC(Uwl
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y;Dw%m 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:
iCw~4KG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
53l9s<bOQ +-*/&|^等
x:?1fvVR 2. 返回引用。
5ue{&z
@T =,各种复合赋值等
N^`F_R1Z 3. 返回固定类型。
'z+8;g.ekO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
nk6xavQji 4. 原样返回。
u^:!!Suo operator,
pT[C[h: 5. 返回解引用的类型。
>gVR5o
operator*(单目)
x2K.5q> 6. 返回地址。
2;6p2GNSh operator&(单目)
WU}JArX9 7. 下表访问返回类型。
4pA(.<#A operator[]
vw+
@'+
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
JY%c< operator<<和operator>>
c: #1Aym !&19%C4 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。
^WM)UZEBC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6' ?Y]K P_i2yhpK template < typename Left >
Yo:>m*31 struct value_return
sFB; /*C {
j;<;?IW template < typename T >
9Y*6AaKE6 struct result_1
G~^Pkl3%T {
V&NOp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
z!t&zkAK } ;
T`f9jD VN;Sz,1Z template < typename T1, typename T2 >
9-)oA+$ struct result_2
@\[&_DZ {
_RjM . typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
HtS:'~DYo } ;
Po=)jkW } ;
b~v dkRJ^~ ,uuQj]Dac+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
QJ pUk%Wj <W\~A$ 下面我们来剥离functor中的operator()
k(hes3JV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8ae]tX5$ 8M:;9a8fh return l(t) op r(t)
_.wLQL~y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Gl}=Q7 return op l(t)
/1Rm^s)2z return op l(t1, t2)
bxEb2D return l(t) op
o_os; return l(t1, t2) op
R}Z"Yxx return l(t)[r(t)]
TZPWMCN4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K3'`!K a* +Bc/@.Q' 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:
.ay
K+6I 单目: return f(l(t), r(t));
jw#'f%* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r~TiJ?8I 双目: return f(l(t));
lHz:Iibt return f(l(t1, t2));
gwR ^Z{ 下面就是f的实现,以operator/为例
-\AB!#fh WB$Z<m: struct meta_divide
[*8wv^ {
o&gcFOM22 template < typename T1, typename T2 >
j:$2,?|5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
A^%z;( 0p {
qmOGsj`# return t1 / t2;
kH1l -mxz }
HSp*lHU } ;
_N9yC\ (al7/EhY 这个工作可以让宏来做:
DV*8Mkzg dFo9O!YX[f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
: gv[X template < typename T1, typename T2 > \
0%`\8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f1hi\p0q 以后可以直接用
OQW#BBet@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^7F!>!9Ca 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
k$k(g (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。。。)
BAdHGwomh =@gH$Q_1 ^?&Jq_oU 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
ZUAWSJ,s 7b:oz3 ?PI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4UC/pGZY class unary_op : public Rettype
>:Xzv {
m$pXe< Left l;
)'DFDrY public :
ZRD* ^9) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.eK1xwhJ u0w2v+ template < typename T >
=lr*zeHLC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]A9Vh {
MvL%*("4b return FuncType::execute(l(t));
1fViW^l_ }
[M@i,d-;A 8[(c'rl|)| template < typename T1, typename T2 >
7{8!IcR # typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h8u(lIRHQ {
aE1h0`OT return FuncType::execute(l(t1, t2));
(@uQ>dR: }
$C,f>^1 } ;
TjgX' j htMsS4^Kvd <kPU*P, 同样还可以申明一个binary_op
K34ca-~ ZMg%/C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)amdRc class binary_op : public Rettype
2=(=Wjk. {
4-ZiKM Left l;
:==kC672 Right r;
r_FW)F u^ public :
(.<Gde# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e`<=&w kxThtjgv template < typename T >
|X~T</{8i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&,{cm^* {
s/`4]B;2U return FuncType::execute(l(t), r(t));
X7NRQ3P@ }
yr[iAi" h9>~?1$lz template < typename T1, typename T2 >
Vy-H3BR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8
6?D {
\1aj!) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p9oru0q }
v|t^th, } ;
=NH:/j^ %I&Hx<Hj *D*K`dk 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
VISNmz2P 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;IXDZ#; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_Bb/~^ 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。
\96?OCdr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~O
65=8 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。。。
xo7H^!_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d_1w
9FA 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)
EoIP#Cnd1 下面是修改过的unary_op
bkLm]n3 [fxAj] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T AwA)Zg class unary_op
7W5FHZd' {
T&w3IKb|} Left l;
4F)z-<-b .!l#z|/x public :
\_De(
p &]16Hb~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}yK_2zak5i A^bg*t, template < typename T >
F4YCU$V struct result_1
Q.DtC {
~bdADVH typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nt$/JBB[$ } ;
$X9-0- 4g$mz:vo template < typename T1, typename T2 >
h=EJNz>U struct result_2
)0yY|E\ {
#gUM%$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bF|j%If% } ;
CP]BSyim' =5[}&W template < typename T1, typename T2 >
#'v7mEwt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q,PB;TT {
?UcW@B{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a% Q.8 }
]lXTIej`dy 9fzbR~s template < typename T >
5d*k[fZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y \& 4`v' {
Uj(,6K8W return OpClass::execute(lt(t));
R`:Y&)c_$ }
]uWx<aDB 6wqq"6w } ;
b U-Cd \3O#H =V/$&96Q 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
: \:jIP 好啦,现在才真正完美了。
z"Gk K T 现在在picker里面就可以这么添加了:
BN|+2D+S ,CA,7Mu: template < typename Right >
%K\_gR}V picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,fT5I6l {
S^c5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
RI')iz? }
vaxNF%^~yN 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。
r[Qk-}@vp DSM,dO' kK16+`\+ cr27q6_ vMRM/. 十. bind
|F iL1_ 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。
i(a2FKLy 先来分析一下一段例子
z5=&qo|f9l Yih^ZTf]O? H8`K?SXU int foo( int x, int y) { return x - y;}
@j K7bab: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\XCs(lNh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-9UQs.Nv 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。
.o]vjNrd/ 我们来写个简单的。
s4@AK48 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:\4?{,@_h 对于函数对象类的版本:
V#ZF0a] ujXC#r& template < typename Func >
WW:@% cQ@ struct functor_trait
#]_S{sO {
Qx>S>f typedef typename Func::result_type result_type;
/E2/3z } ;
:y"Zc1_E 对于无参数函数的版本:
j\P47q'v# w3:Y]F.ot template < typename Ret >
_WVeb} struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ja4O*C< {
S=U*is typedef Ret result_type;
jI_TN5 } ;
d?$FAy'o5 对于单参数函数的版本:
_Su?
VxU XTG*56IzL template < typename Ret, typename V1 >
pa~.[cBI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B+ud-M0 {
-|~6Zf" typedef Ret result_type;
&DYHkG } ;
J-:\^uP 对于双参数函数的版本:
ReE6h\j +`r;3kH .. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g7EJyA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pUZbZ
U {
%4Y/-xF}9, typedef Ret result_type;
i5T&1W i } ;
1 xm8w$% 等等。。。
jQFAlO(E': 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*8CI'UX G +o)s template < typename Func >
<Qe30_<K struct func_return
c_s=>z {
r{pTMcDS template < typename T >
C&^"]-t struct result_1
L%# #U'e3 {
2ro4{^(_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ex
@e-< } ;
VC:.ya|Z u7=`u/ template < typename T1, typename T2 >
QeuIAs* _ struct result_2
w^s|YF=c {
_ n,Ye&m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gI~Ru8 } ;
02g}}{be8 } ;
4nmc(CHQ: g""1f%U_p g)u
~GA*= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
iq)4/3"6 y/Fv4<X template < typename Func, typename aPicker >
6J9^:gXW~ class binder_1
OGw =e{ {
IP~*_R"bM Func fn;
]x8^s aPicker pk;
AifnC4 public :
I'{-T=R-q \Bg;}\8X template < typename T >
cs `T7?> struct result_1
NRe{0U}nO {
)mT{w9u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UIc )]k% } ;
I,OEor6%R( h[b;_>7 template < typename T1, typename T2 >
O~N0JK_> struct result_2
MKq:=^ w {
7dhip typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PJA%aRP,: } ;
d#9
\]Ul& |_@ '_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#]>Z4=]v Tp2 `eY5 template < typename T >
'!>LF1W= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3=@94i {
6," 86 return fn(pk(t));
f'` QW@U }
)F
Q
'^ template < typename T1, typename T2 >
B~K@o.% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1|_jV7`Mz {
jHBzZ!< return fn(pk(t1, t2));
r8x<-u4 }
x?v/| } ;
Z+!._uA %;$zR} 8R<2I1xn2 一目了然不是么?
;L (dmx? 最后实现bind
MwMv[];I ^}vL ZA ~jWG U-m template < typename Func, typename aPicker >
c@!%.# |y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ltRvNXx+] {
[(Ss^?AJW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
W'WZ@!! }
^t,sehpR:l GY@(%^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!8S$tk 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。
zXWf($^&E 5xKo(XNp 十一. phoenix
w-9M{Es+j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Gxx:<`[ON ^GMM% for_each(v.begin(), v.end(),
`IL''eJug_ (
\@8j&],dl do_
QS.t_5<U [
M|IR7OtLV cout << _1 << " , "
VX#4Gh,~N ]
7~(|q2ib .while_( -- _1),
l>p S23 cout << var( " \n " )
|t](4 )
/sVy"48- );
1 XsB 1Z-f@PoM 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
J<J_yRg2 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!;EG<ji,gj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xaiA2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gbF^m`A>%+ }@JPvIE y!JZWq%= template < typename Cond, typename Actor >
v53qpqc class do_while
>~C*m `# {
`j+[JMr Cond cd;
=To}yJ# Actor act;
0G@sj7)] public :
h2M>4c template < typename T >
zq\YZ:JC struct result_1
*UM=EQaYk {
+*/XfPlr| typedef int result_type;
5y3V duE } ;
p1^k4G X@`kuWIUw do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZmM/YPy 5`] ;[M9 template < typename T >
E2J.t`H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!58j xh {
q=Cc2|Ve do
~@g7b`t=la {
yKSvg5lLy act(t);
3!]S8Y*LQP }
|cKo#nfzZ while (cd(t));
DdO$&/`)YP return 0 ;
Npu#.)G }
[wKnJu } ;
kC~\D?8E= zl~`> 6R_G{AWLL 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dk}T&qZ~p 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。
7Uy49cs, 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。
gr]:u4} 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。
X'BFR]cm 下面就是产生这个functor的类:
ca~nfo @nIoYT=' }\+7*| template < typename Actor >
q0* e1QL class do_while_actor
eAvOT$ {
6KT]3*B Actor act;
B[2 qI7D$ public :
qo,uOi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
LRe2wT>I +v$,/~$tI template < typename Cond >
DK-V3}`q} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e}V3dC^pU } ;
dw6U} aE]/w1a kTJz . 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
GJ1ap^k 最后,是那个do_
BT[jD}? <~wr;"S 5!GL" class do_while_invoker
fyb:eO} {
h?UUd\RU) public :
`|9NxF+ template < typename Actor >
d5aG6/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
){'Ef_/R {
@D:$~4ks return do_while_actor < Actor > (act);
o u%Xnk~ }
Q[5j5vry } do_;
TV^m1uC h%2;B;p] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A}./ ;[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\J@i:J6x$1 最后来说说怎么处理break和continue
AC`4n|,zJ; 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。
Atdr|2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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