一. 什么是Lambda
8YZ9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mX|M]^_,z 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,
J *LPv9) EUSM4djL xR-;,=J 0^*,E/}P& class filler
;[o:VuTs {
K2*rqg public :
IWYQ67Yj void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fDYTupKXH } ;
]DnAW'm O#.YTTj gI7*zR4D 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:
o;c"-^> (pH)QG :G6CWE l]wfL;u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@Yt394gA%\ .?:#<=1 oY ~q^Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]6(%tU yoGG[l2k>s & *tL)qKDc O+&;,R: 二. 战前分析
$j,$O>V 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。
f5//?ek 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
Uic gjsks(x xjBY6Ylz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I3
6@x`f /* --------------------------------------------- */
b
B#QIXY/L vector < int *> vp( 10 );
0J?443AY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@V>]95RX /* --------------------------------------------- */
|./:A5_h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PM!JjMeQh /* --------------------------------------------- */
U
_pPI$ = int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OfrzmL<K /* --------------------------------------------- */
v,opyTwG| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$<nD-4p /* --------------------------------------------- */
Tf=1p1!3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ku/vV+&O ;a|%W4 " 0++RxYFCL `Cd! 看了之后,我们可以思考一些问题:
)
YB'W_ 1._1, _2是什么?
q-^{2.ftcx 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
fhn$~8[_A 2._1 = 1是在做什么?
6 _V1s1F 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。
%>/&&(BE 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。
;^JMX4[ xrXfZ>$5bM ^PC;fn,I 三. 动工
cY+fZ= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x _kT
Wq qYoU\y7 7*K2zu3 ,2U template < typename T >
W)Mz1v #s class assignment
=,6X_m {
},X.a@: T value;
VI|2vV6? public :
tSni[,4Kq assignment( const T & v) : value(v) {}
)" Z|x template < typename T2 >
> {d9z9O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7}NvO"u } ;
Vxo?%Dj H/*slqL 9s!R_R&W. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
) iV^rLwL 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]):>9q$C p< pGqW Y_C6*T% \d.\M class holder
9*~";{O.Oa {
89KFZ[.}] public :
b%x=7SMXO template < typename T >
PB*G#2W assignment < T > operator = ( const T & t) const
[j
TU nP {
"5ISKuL return assignment < T > (t);
6shN% }
.i )n1 } ;
zgGJ<=G. #y"LFoJn ?b}e0C-a 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:
[_ uT+q3 A!^r9 ?< static holder _1;
*q\>DE=7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7$Wbf4 n'j}u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uT=5zu 而不用手动写一个函数对象。
aMT=pGU BaUuDo/ZO ]
X)~D!mA pVzr]WFx 四. 问题分析
9GT}_
^fb 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ePR9r} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
A42!%>PB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^U*1_|Jh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+Y;hVcE9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xDPR^xY ={]POL\ A 五. 问题1:一致性
M$!-B,1BX 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?|
I#]pk! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
TI2K_' k}qCkm27 struct holder
/<-=1XJI
{
#Jp|Cb<qx //
(F3R!n template < typename T >
CGb4C(%-7 T & operator ()( const T & r) const
c4Q9foE
{
&sYxe:H return (T & )r;
xTH3g^E }
@)!N{x? } ;
l&kZ6lZ &v;o }Q}E{ 这样的话assignment也必须相应改动:
W4P+?c>'2 ^ rUq{ template < typename Left, typename Right >
J,=ZUh@M class assignment
1U^KN~! {
0S&J=2D! Left l;
mfffOG Right r;
E.0J94>iM public :
`|v/qk7
^? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z;/8R7L& template < typename T2 >
D6fd(=t1Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'qG-)2
t } ;
ox\D04:M o=Mm=;H 同时,holder的operator=也需要改动:
\P"Ol\@ ~6O~Fth template < typename T >
!g)rp`? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xpu2RE {
f<|*^+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
9%"\s2T }
Jt<J#M<}7 |QR9#Iv 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。
xsy45az<ip 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
IDpx_ B&1E&Cv_8 return l(rhs) = r;
@[f$MRp\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3` D[' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N_Zd.VnY ,Jn` qvmi template < typename Tp >
4M6[5RAW{ class constant_t
w-NTw2x,& {
Tdz#,]Q const Tp t;
knpdECq&k public :
~v:IgS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ufw[Ei$I: template < typename T >
s5Wb iOF const Tp & operator ()( const T & r) const
zKaj<Og {
bC) <K/Q9 return t;
rce._w } }
a"t~K } ;
4gVIuF*pS 4vvQ7e7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
R(8?9-w 下面就可以修改holder的operator=了
%XZhSmlf _ yDDPuAi template < typename T >
f|F=)tJO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JY;u<xl {
I36%oA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O?"uM >r }
myqwU`s %3"U|Za+ 同时也要修改assignment的operator()
;mGPX~38 iC>%P&|-)| template < typename T2 >
7fS NF7/+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0L ,!o[L* 现在代码看起来就很一致了。
XJy.xI>; 0_Elxc 六. 问题2:链式操作
ukc
7Z
OQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Tow! 5VAM 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。
gSj0+| 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。
B%kC>J 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。
`
vFD O$K 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
AGjjhbGB >ZeARCf"f template < typename T >
TXf60{:f struct result_1
Z5*(xony0 {
N[fwd=$\# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xirq$sEl } ;
L<B)BEE. ^Pu:&:ki 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:
$d4&H/u^ ,`k6@4 template < typename T >
/(u? k%Q struct ref
VZ">vIRyi| {
'iOaj0f typedef T & reference;
v"mZy,u } ;
,S<) ) template < typename T >
s16, *;Z struct ref < T &>
H8HVmfM {
?UOaqcL typedef T & reference;
ZH>i2|W< } ;
v<<ATs%w Dsc0;7~6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
njO~^Hl7 G!G:YVWXP template < typename T >
:2/jI:L~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.}Ys+d1b9c {
E`hR(UL
? return l(t) = r(t);
euRKYGW }
GRVF/hPn 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。
BSB&zp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qbCU&G|) f1elzANy 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
:PY6J}: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1CSGG'J]E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]\oT({$6B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1;i|GXY:h 最后的布局是:
4GG>n Add
#n15_cd / \
SD:`l<l Divide 5
^q0`eS / \
4sRg+mMI _1 3
}m%&|:PH 似乎一切都解决了?不。
$/5\Hg1 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
eOkiB!G. 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
nHQ*#&$ 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:
z 0zB&} Gm9 template < typename Right >
v^F00@2I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;*9<lUvu Right & rt) const
>j$aY {
kumo%TXB& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
RP[`\ }
Ex|Z@~T12 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1^V.L+0s] XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Bg zq 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
uudd'L 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
J7%rPJ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
6gO(
8 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
GO@<?>K 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
?*r%*CL ZU`~@.`i template < class Action >
BYHyqpP9 class picker : public Action
GM1.pVb {
n9k public :
Nh/i'q/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
OI78wG // all the operator overloaded
vWrTB } ;
/FpPf[ m\/) m]wR Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
0R`>F"> 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
G(Hr*T% v.vkQQ0[9 template < typename Right >
7+@-mJMP$D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
RW1+y/#%P {
v6Y[_1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rz-61A) _ }
K`uPPyv x
_d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
br
3-.g 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。
d)D!np= ,`!lZ|
U template < typename T > struct picker_maker
02tN=}Cj) {
-aE,KQ typedef picker < constant_t < T > > result;
F9r/
M"5 } ;
F$|:'#KN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;mz#$"( {
F2_'U' a typedef picker < T > result;
<exyd6iI } ;
>SziRm>Y7 ^`aw5 +S 下面总的结构就有了:
\ Ucv<S 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。
cXf/ 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。
\-{$IC-L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7bRfkKD 至此链式操作完美实现。
l,(:~KH| 4}cxSl]jf! E4Ez)IaKyi 七. 问题3
n5BD0q 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。
t0v>J9 7r)]9_[( template < typename T1, typename T2 >
!O}e)t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B B'qbX3xK {
Ie=gI+2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K"5q387! }
61&{I>~1 7IkEud 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:
+oO7UWs>6 $]}K ; template < typename T1, typename T2 >
;#IrHR*Bk struct result_2
K7(k_4 {
>hq{:m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O'#;Ge/, } ;
j%Z5[{!/,X ,,80nW9E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
LikCIO 这个差事就留给了holder自己。
matm>3n 4x4[ h)j#?\KYm9 template < int Order >
f?eq-/U R class holder;
z
j#<X template <>
/38I(0 class holder < 1 >
5rCJIl. {
f?GoBh< public :
TvT>UBqj= template < typename T >
3B,dL|q(@J struct result_1
~]?EV?T {
KydAFxUb typedef T & result;
\T<F#a } ;
i;]# @n| template < typename T1, typename T2 >
!Icznou\ struct result_2
DKem;_6OQ {
jTV4iX typedef T1 & result;
J.U%W}Hx } ;
@icw:68 template < typename T >
cq
gCcO, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AGS(ud{ {
B1E:P`t return (T & )r;
SAf)#HXa }
*14:^neoI template < typename T1, typename T2 >
s~B)xYmyB' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y$c7uA:4 {
@]}/vsI m return (T1 & )r1;
_Ye.29 }
c'Ibgfx%m } ;
H]wP\m) T3SFG]H template <>
yENAc sv class holder < 2 >
?Ov~\[) F {
T@#?{eA public :
8*{jxN'M template < typename T >
:)B1|1 struct result_1
}0@@_Y]CC {
s?->2gxhx typedef T & result;
Y+vIU*O } ;
+\&6Zbn template < typename T1, typename T2 >
~=[5X,Ta struct result_2
O<,\tZ'N {
@]2aPs} }6 typedef T2 & result;
'o0o.&/= } ;
yIngenr$ template < typename T >
bT
T> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2|B@s3a {
8<C@I/ return (T & )r;
$9X?LGUz }
vJVh%l+ template < typename T1, typename T2 >
}''0N1,/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3c wBPqH {
#;@I. return (T2 & )r2;
~EXCYUp4v }
R~[~(`/S } ;
2Kr>93O }opMf6`w HUCJA-OZGL 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
>py[g0J 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
d^!3&y& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RIO?rt; Y= =5\;- return l(i, j) = r(i, j);
VGxab;#,:3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.j|uf[?h /Qef[$!( return ( int & )i;
.Z"`:4O return ( int & )j;
9(z) ^G 最后执行i = j;
[E6ceX0 可见,参数被正确的选择了。
e00}YWf% hDZyFRg Ef?|0Gm lVd-{m) ;
2V$`k 八. 中期总结
\*b
.f 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
OU#p^5K 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
94t`&jZ&|u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5=<KA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~$j;@4 A<TYt
M Yh@2m9 A8ef=ljM? k4u/vn`&r _29wQn@] 九. 简化
"XLtrAu{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Yl"CIgt 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"zQ<)Q]U 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
S-~)|7d. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z\8s |! +-*/&|^等
o:3(J} 2. 返回引用。
vx' ] ; =,各种复合赋值等
wqV"fZA\] 3. 返回固定类型。
`VUJW]wGu 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2 @T~VRy 4. 原样返回。
R2C~.d_TDu operator,
{[Y7h}7 5. 返回解引用的类型。
jrz.n4Y` operator*(单目)
:i0;jWcb 6. 返回地址。
3^fwDt} operator&(单目)
L+
XAbL) 7. 下表访问返回类型。
g"m9[R=]6 operator[]
&HAu;u@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d8+@K&z| operator<<和operator>>
dKU:\y N81M9#,["~ 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。
"X;5*
4+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[uHC
AP 9rT^rTV template < typename Left >
Buh}+n2]5 struct value_return
`^'fS@VA {
*jPd=+d template < typename T >
wQd8/&mmk struct result_1
dPf7o
{
XOI"BLd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3tJfh=r=1 } ;
F.1u9) nTwJR template < typename T1, typename T2 >
=2=rPZw9 struct result_2
"$o>_+U
{
g)TZ/,NQ{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CxJ3u } ;
w{k ^O7~ } ;
JsuI&v Z[]8X@IPe zF>;7'\x 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B]() #>,E"-]f 下面我们来剥离functor中的operator()
|j9aTv[` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-\;0gnf{J t0@AfO.'1 return l(t) op r(t)
Jp}\@T. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5p:BHw;%; return op l(t)
IpSWg return op l(t1, t2)
YwF&-~mp7n return l(t) op
yZ)9Hd return l(t1, t2) op
aT}Hc5L,b return l(t)[r(t)]
Ev7v,7`z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(jj`}Qe3U <Z.{q Zd 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:
!QbuOvw 单目: return f(l(t), r(t));
t1J3'lS return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
i\b^}m8c.N 双目: return f(l(t));
i$6rnS&C return f(l(t1, t2));
G8%VL^;O*5 下面就是f的实现,以operator/为例
qhcx\eD:? DmPsE6G} struct meta_divide
e`LkCy[_ {
_Y]Oloo(' template < typename T1, typename T2 >
Cojs;`3iF: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
GQhy4ji'z {
^dhx/e%s return t1 / t2;
tvFe_*Ck }
MMpId
Uhr } ;
'7oCWHq[ ITqAy1m@C 这个工作可以让宏来做:
6_u!{ Y*\h?p[, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8IxIW0 template < typename T1, typename T2 > \
~xsJML static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n^l*oEl 以后可以直接用
6m(? (6+;K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_,aFQ^]'9 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
a@|H6:| (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,Zb A[7H-1- -C~zvP;a 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
PlS)Zv3 -qaO$M^Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0#8, (6 class unary_op : public Rettype
;]m;p,$ {
32SkxcfrCK Left l;
)AR-b8..o public :
^gp]tAf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p3mZw lO {6RA~ template < typename T >
_a& Z$2O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z8Y&#cB {
9{j`eAUZl return FuncType::execute(l(t));
,VEE<*'X }
ZX`x9/0& `5wiXsNjLY template < typename T1, typename T2 >
w6X:39d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4^:dmeMZ` {
-.MJ3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
oi,KA }
1hi,&h } ;
/}6y\3h wL3RcXW``e G/#<d-}_ 同样还可以申明一个binary_op
[f lK $/g`{OI]K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a.gMH
uL class binary_op : public Rettype
KA{QGaZ/ {
$b{8$<;9 Left l;
JU5,\3Lz# Right r;
<X4f2z{T{@ public :
H!X*29nX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W5Pur
lu? HpIi- Es7C template < typename T >
ILH[q> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5EI"5&`* {
cQThpgha return FuncType::execute(l(t), r(t));
5WRqeSGh }
7_qsVhh]$E |ZifrkD= template < typename T1, typename T2 >
=1R
2`H\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=LK`mNA {
.B2e$`s$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M!!vr8} }
!]A/ID0K } ;
N5=}0s]e ^mFsrw w_@{v wM$A 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
qk3~]</ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.-&
=\}^2l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
G:lhrT{ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ps,Kj3^T< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zZRLFfz<9 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
tB`"gC~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f-[.^/ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Ps\4k#aOv 下面是修改过的unary_op
R_GA`U\ { -X%twy= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N2[j By8M class unary_op
bDh4p]lm {
C Q iHk Left l;
UukY9n];] eX"Ecl{ public :
z@\mn vShB26b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z"w}`&TC$^ 4h--x~ @ template < typename T >
o_Y?s+~i[/ struct result_1
VZ`YbY {
tS3&&t typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AT3HHQD } ;
DaHbOs_< !- QB>`7$ template < typename T1, typename T2 >
0k?]~f struct result_2
Y`-q[F?\y {
]|w~{X!b4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5?
Y(FhnIC } ;
l,b,U/3R. ,H/O"%OJ template < typename T1, typename T2 >
rOEBL|P0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:KG=3un] {
40].:9VG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IV':sNV }
}.9a!/@Aj \vV]fX template < typename T >
u6l)s0Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$[MAm)c:]{ {
KOXG=P0 return OpClass::execute(lt(t));
oSy9Xw }
+/mCYI #sjGju"#_ } ;
$kmY[FWu? l"X,[ &c&TQkx 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
D^F=:-l
m 好啦,现在才真正完美了。
-OD&x%L*{3 现在在picker里面就可以这么添加了:
`#`C.:/n ..'"kX:5 template < typename Right >
eA
Fp<2g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?^7X2 u$nm {
$w-@Oa*h9U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7MJ\*+T|03 }
Ujvm|ml 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:cXN
Fu\C MuzQz.C 7AGUi+!ICl wEI?
9 bvhV 十. bind
!e
|Bi{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
})uyq_nz 先来分析一下一段例子
V7gL*,3>= d>zC[]1 (0_zp`) int foo( int x, int y) { return x - y;}
x*TJYST bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J[S!<\_! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}>621L3 - 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0xCe6{86 我们来写个简单的。
pTTM(Hrx 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c3PA<q[ 对于函数对象类的版本:
L %ifl:K q?]KZ_a template < typename Func >
+eLL)uk struct functor_trait
x6Gl|e[jv {
Z }>;@c typedef typename Func::result_type result_type;
D97 vfC } ;
tk8\,!9Q 对于无参数函数的版本:
[fvjvN` {:n1|_r4Z template < typename Ret >
ICe;p
V struct functor_trait < Ret ( * )() >
U^)`_\/;? {
PQh s^D typedef Ret result_type;
%@TC-
xx } ;
B/!/2x 对于单参数函数的版本:
N|Xm{@C \ptjnwC^O template < typename Ret, typename V1 >
SN\c2^# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0O*kC43E_ {
p7r/`_'| typedef Ret result_type;
tp&|*M3 } ;
A%^7D.j 对于双参数函数的版本:
}owl7G3 *BF[thB:a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j},i=v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l5KO_"hy {
27$,D XD typedef Ret result_type;
d/~g3n>| } ;
u3tT=5.D 等等。。。
U)aftH
*Pk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
yq^Ma n%4/@M template < typename Func >
(-&d0a9N struct func_return
hv\Dz*XTs0 {
Y|
ch ; template < typename T >
<l5m\A struct result_1
Cz9MXb]B {
n5IQKYrg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/m 7~-~$V } ;
Z{yH:{Vk
2\gIjXX" template < typename T1, typename T2 >
ijzwct#. struct result_2
gxAy{
t {
"VU/Ucb7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!H9^j6| } ;
DZ`m{l3H } ;
YgS,5::SU >'.: Acn rzLW@k 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zEukEA^9` {s*2d P) template < typename Func, typename aPicker >
!=a]Awr\ class binder_1
\^RKb-6n {
UF*R1{ Func fn;
P~iZae
aPicker pk;
',LC!^:~Nw public :
?#z<<FR <1<xSr template < typename T >
6DgdS5GhT_ struct result_1
oVPr`] {
4neO$^i8J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ek6g?rj_ } ;
)58~2vR *kYGXT,f] template < typename T1, typename T2 >
N#t`ZC&m' struct result_2
MtN!Xx {
$60`Hh 4/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>V)"TZH } ;
gw[Eu>I !@N?0@$/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uN>5Eh&=Pf h8(>$A- template < typename T >
ACZK]~Y'N* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RtpV08s\ {
:2,NKdD return fn(pk(t));
SPt/$uYJ }
.Y^cs+-o template < typename T1, typename T2 >
c:>&YGmhu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iR88L&U> {
c%gL3kOT return fn(pk(t1, t2));
jC{KI!kPt }
TO"Md["GI } ;
83gWA>Odh 6o(IL-0]c NRp 一目了然不是么?
A>2 _I) 最后实现bind
NMf#0Nz- g=@d!]Z~[ ^+CHp(X template < typename Func, typename aPicker >
~!8j,Bqs+z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QKlsBq {
b.@4yW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[Z#Sj=z }
>$E;."a 0BhcXHt 2个以上参数的bind可以同理实现。
_6ck@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,$>l[G;Bm LCtVM70 十一. phoenix
_N^w5EBC] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-C3 [:g s*<T'0&w0S for_each(v.begin(), v.end(),
)`R}@(r. (
%!(C?k!\ do_
PM#3N2?|E [
/WE\0bf cout << _1 << " , "
6L$KMYHE ]
4"(rZWv .while_( -- _1),
Ddpcov cout << var( " \n " )
,p#B5Dif/ )
,I x>.^| );
dM= &?g s-PS]l@ 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:
'Kbrz 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
wL="p) TO. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t&J A1|q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
seBmhe5qR >Bf3X&uS $/IFSB9 template < typename Cond, typename Actor >
+,LWyvc' class do_while
4_U"M@ {
dgoAaS2M Cond cd;
HdB>CVuh Actor act;
W.jXO"pN public :
.O5V;&, template < typename T >
m:[I$b6AY struct result_1
Q[rZ1z {
UF#!6"C@ typedef int result_type;
jga \Ry=nw } ;
yxp,)os: EGQgrwY5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_avf%OS D_czUM template < typename T >
_OuNX.yrG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M.- {-> {
?dCwo;~ do
PRaVe,5a {
n{sk act(t);
&|#[.ti1 }
B#jnM~fJz while (cd(t));
nv@z;#& return 0 ;
k)S1Z s~G }
E(|A"=\ } ;
#5)/B
v>B412l __.MS6"N 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A`f"<W-m 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。
8TeOh1\ 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。
,mp<<%{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。
$$1t4=Pz 下面就是产生这个functor的类:
Zdqm|_R[ |;wc8; gI;"P kN template < typename Actor >
`7:uc@ class do_while_actor
eQu(3 sYb {
j0; ~2W#G* Actor act;
:1j8!R5 public :
Si?s69 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/#M1J:SV CMW4Zqau* template < typename Cond >
P7XZ|Td4* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
v4"Ukv } ;
C:t>u.. #[{{&sN EpMxq7* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>U{iof< 最后,是那个do_
/)Cfm1$ic VbvP!<8 T3{~f class do_while_invoker
.F 6US<] {
},l
i'r#p public :
\j`0f=z_ template < typename Actor >
<lf692.3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$e7%>*?m {
m.m6. return do_while_actor < Actor > (act);
&`l\Q\_[@ }
WK`o3ayH- } do_;
[8sYE h JVX)>2&$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
S9Yzvq!( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d/Q#Z 最后来说说怎么处理break和continue
F~
5,-atDM 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。
3LLG#l)8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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