一. 什么是Lambda
Mdsn"Y V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
cJd~UQ<k 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,
(ec?_N0= eEePK~%c uIvy1h9m NK2Kw{c"iI class filler
[x
?38 {
JziuwL5, public :
Lg0Vn&k void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tT'*Uu5 } ;
T$5u+4>" yQ-&+16^ /_5I}{ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
@,F8gv* l)<
'1dqe IugYlt W+-a@)sh3Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4HQP, hqIYo
.< N=^{FZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r63_|~JVB< 55MrsiW [`nY/g: ")'o5V 二. 战前分析
YhYcqE8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
0OO$(R* 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
3o&PVU?Q j/`-x :Fz;nG-G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
? piv]Z /* --------------------------------------------- */
Ca?5bCI, vector < int *> vp( 10 );
M9'Qs m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7pMQ1-( /* --------------------------------------------- */
U]tbV<m% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jX}}^XwX /* --------------------------------------------- */
<NZ^*] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
S*-n%D0q5 /* --------------------------------------------- */
k~Qb"6n2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7\m.xWX e /* --------------------------------------------- */
sVtxh] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<`,pyvR Kv 4A^=4"BCV !Z[dK{f" eIBHAdU+g/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
.|[ZEXq 1._1, _2是什么?
EN/>f=% 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。
]L#6'|W 2._1 = 1是在做什么?
[,[;'::=o4 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。
6REv( E] 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。
2c`m8EaJ ?tS=rqc8oW NBHS
三. 动工
$Y.Z>I; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7OY<*ny iU3)4(R T&Z%=L_Q [~03Z[_"/ template < typename T >
],CJSA!5F class assignment
#U45;idp {
ru[W?O" T value;
7zo)t1H1 public :
vH/<!jtI assignment( const T & v) : value(v) {}
37GJ}%Qs template < typename T2 >
EN6a?
}5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
np3$bqm } ;
g&9E>w T ;/+VHZP; +]Ca_` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y2709LWmP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i
bAZ*I QWVH4rg ;d$PQi *fyC@fI> class holder
^DVj_&~ {
d'ddxT$GG public :
;AyE(|U+ template < typename T >
W/_=S+CvK assignment < T > operator = ( const T & t) const
lg` Qi& {
>;V ?s] return assignment < T > (t);
#U45H.Rz }
@V{s'V } ;
Td tn- ]"bkB+I jO
xH'1I 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:
n5CjwLgu\b MG ,exN
@ static holder _1;
i'&KoR? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KWtLrZ(j .w5#V| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z
d
9Gi5& 而不用手动写一个函数对象。
_~!*|<A_ l{oAqTN jR8~EI+ 8tq6.%\ 四. 问题分析
f1GV6/| m 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。
<L|eY(: 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/ [15 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0tbximmDb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i*34/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:&D>?{b0 |Y'xtOMX 五. 问题1:一致性
U 7mA~t2E 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?|
m NkS!(L6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L B`=+FD }G^Bc4@b struct holder
bg.f';C {
XE8~R5 //
L~e\uP template < typename T >
2q}M1-^ T & operator ()( const T & r) const
_4qP0LCa {
|lH~nU.* return (T & )r;
A*l(0`aWq }
v_Om3i9$E } ;
+zodkB~) K"'W4bO#7 这样的话assignment也必须相应改动:
&8!*u3 c%1<O!c template < typename Left, typename Right >
*&p `8: class assignment
zTi%j$o {
;)Rvk&J5 Left l;
p x;X}Cd Right r;
]{0R0Gr94 public :
Ao%E]M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"0Xa?z8" template < typename T2 >
\(UEjlo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`>:ozN#)\ } ;
i<<NKv8; ydp?%RB3w 同时,holder的operator=也需要改动:
TTjj.fq6 h%e}4U@X template < typename T >
)@DT^#zR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
S-^y;#= {
}\5^$[p return assignment < holder, T > ( * this , t);
[\N,ow,n }
?>47!):-* R03V+t= 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。
1g`$[wp| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}>:v =IBdnEz:M return l(rhs) = r;
,=KJ7zIK? 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。
[~$Ji&Dd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
S!gV\gEbDj
`o(PcX3/} template < typename Tp >
Qxj &IX class constant_t
)fSQTbB;0 {
PN0l#[{EN const Tp t;
@DK,ka( public :
\~ O6S`, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hNXP-s template < typename T >
U+sAEN_e k const Tp & operator ()( const T & r) const
$?p^
m`t_ {
s]Z/0:` return t;
` +]9+:tS }
W&`_cGoP } ;
A
S;ra,x C/dqCUX: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cw#p!mOi~ 下面就可以修改holder的operator=了
V/i&8UMw hnS
~r4 template < typename T >
N3E Qq~lX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?b, eZ+t {
%Bg}
a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8YFfnk }
6TS+z7S81L h
&9Ld:p 同时也要修改assignment的operator()
m<005_Z0Q SFKW"cP template < typename T2 >
sAS\-c'6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R(@7$ 现在代码看起来就很一致了。
Md'd=Y_0 P7d" E 六. 问题2:链式操作
m *8[I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k!O#6Z 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。
]qL#/ 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。
->&AJI0 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。
LKY4rY!|@d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2;.7c+r0 D8slSX`6j template < typename T >
u$x HiD struct result_1
Z 2Fm=88 {
(.7_`T6QG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
h";G vjy } ;
rP,i,1Ar 4 ZN5\lon|Y 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@- +K Hk8:7"4Q template < typename T >
F6Z l#eL struct ref
KbVV[ * {
7qA);N typedef T & reference;
K97lP~Hu } ;
F>2t=r*9 template < typename T >
LlL\7?_; struct ref < T &>
Zu:cF+hl {
"QA CQ- typedef T & reference;
t*y4)I !gR } ;
HY9H?T kvv-f9/- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z~+_sTu r]Da4G^ template < typename T >
G+AD
&EHV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
j2deb`GD {
6'395x_.\ return l(t) = r(t);
K+Al8L?K_ }
"Q'#V! 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。
u].=b$wHHM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O[y.3>l[s Ki}PO`s 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
lYT}Nc4"=" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5.F.mUO _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
mN@)b+~(S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3lhXD_Y 最后的布局是:
ST)l0c+Y> Add
|uV1S^!A / \
Yi&;4vC Divide 5
IV;juFw}G / \
I:uxj% _1 3
-'3vQXj& 似乎一切都解决了?不。
>FFZ8= 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。
vTQQd@ 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。
mJ<rzX 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:
gWqmK/.U.0 vLDMa> template < typename Right >
@5\OM#WT~& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|^C?~g Right & rt) const
%>Z=#1h/a {
pK1P-!c return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WW0N"m' }
wJ1qJ!s@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HB {w: 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。
`x~k} 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。
F0o7XUt 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。
z
4Qz9#*"^ 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。
].pz 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?
#l2wF>0 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:
S&]+r< s) u{A template < class Action >
91E!4t}I class picker : public Action
e%`gD*8 {
ruS/Yh public :
})T}e7>T picker( const Action & act) : Action(act) {}
]2QZ47 // all the operator overloaded
o B_c6]K } ;
3%{XJV |Q`}a % 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。
}C"EkT!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:
60[f- 0X 8xDSeXh; template < typename Right >
jkQv cU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5b0Ipg {
)AXTi4MNp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;T/W7=4CZ }
.=3Sm% K7M7T5< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Tcz67&c |W 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。
ppN96-]^0 |q^e&M< template < typename T > struct picker_maker
rVzjLkN^ {
P-K\)65{Y typedef picker < constant_t < T > > result;
!O@qqg(> } ;
]d_Id]Qa+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"@Ra>qb {
Ik>sd@X*| typedef picker < T > result;
%((F}9_6 } ;
tQ5gmj L7G':oA_`p 下面总的结构就有了:
.MhZ=sn 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。
qeQTW@6
F 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。
<4^ _dJ9= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h#^IT 至此链式操作完美实现。
@NlnZfMu QL-((dZ< {[hV['Awv 七. 问题3
!vr">@}K 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。
/(BQzCP9O; V7N8m<Tf template < typename T1, typename T2 >
{{ R/:-6?@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*oY59Yf {
QJTGeJ
Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t2BkQ8vr }
bICi'` MkC25 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:
W~.1f1) WfhQi;r template < typename T1, typename T2 >
p
W:[Q\rSj struct result_2
Q pz01x {
8~ .r/!wfy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>sm<
< gVb } ;
A{: a kK Z=z'j8z3 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?
|08 tQ 这个差事就留给了holder自己。
QV L92" :o*{. Fb*^GH)J template < int Order >
UB|Nx(V s class holder;
8 fVI33 template <>
@+syD class holder < 1 >
j()_
VoB1 {
M< *5Y43 public :
U.crRrN template < typename T >
_;yp^^S struct result_1
~uq J@#o{ {
8{6KWqG\ typedef T & result;
*P$5k1 } ;
i'L7t!f}o template < typename T1, typename T2 >
M)Yu^ struct result_2
3_J9SwtN {
|5V#&e\ES typedef T1 & result;
+"?K00*( } ;
-F4CHpua template < typename T >
O#H `/z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YCeE?S1gk3 {
ZJP.-` U return (T & )r;
A_{QY&%m }
b?CmKiM% template < typename T1, typename T2 >
W+H27qsv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yT-m9$^v {
r@e_cD]
M return (T1 & )r1;
%HL@O]ftS }
#8R\J[9 } ;
d}>Nl$ jXGr{n template <>
BpDf4)| class holder < 2 >
yh]#V"W3 {
X3!btxa%t public :
bRLmJt98P template < typename T >
lR{eO~'~V struct result_1
#|A
@ {
cI?dvfU? typedef T & result;
S@Yb)">ZQ } ;
JXftQOn template < typename T1, typename T2 >
ah"2^x struct result_2
UQPd@IVu6 {
aPcO9 typedef T2 & result;
<hZA$.W3 } ;
6@wnF>'/\ template < typename T >
6.EfM^[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)UI T'*ow {
UrH^T;# return (T & )r;
*B)>5r }
&%fy template < typename T1, typename T2 >
3i?{E^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&hB~Z(zS! {
Z!G;q}zZ! return (T2 & )r2;
GaSk&'n$Y }
w{F8]N>0< } ;
h[C!cX yf3%g\k {Ylj] 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> >。
9H1R0iWW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>P>.j+o/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(4$lB{% 4D$$KSa return l(i, j) = r(i, j);
, j'=sDl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6DaH+ m1]rLeeEt return ( int & )i;
JI3AR
e?y return ( int & )j;
&ad9VB7 最后执行i = j;
me1ac\ 可见,参数被正确的选择了。
p
%
3B^ %ghQ#dZ]& ^5 F-7R8Q {KeHqM}e EK@yzJ% 八. 中期总结
KP_=#KD 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:
wjq f u / 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5>KAVtYvc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-gIuL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Tx/
Ca@[]-_H -R~;E[
{% O7s0M?4 #T#&qo# z.e%AcX 九. 简化
1
YMaUyL
1 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。
&^ =t%A%# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g}ciG!0 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:
xfkG&& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'[qG ,^f +-*/&|^等
'bY^=9&| 2. 返回引用。
;l4rg!r(S =,各种复合赋值等
q,aWF5m@ 3. 返回固定类型。
+**H7: bO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^ T(l3r 4. 原样返回。
=ub&@~E operator,
mgG0uV 5. 返回解引用的类型。
duXv
[1 operator*(单目)
nP 2 rN_:4 6. 返回地址。
eff6=DP operator&(单目)
^._)HM 7. 下表访问返回类型。
~UK)
p;| operator[]
fR6ot#b 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:Q+rEjw+ operator<<和operator>>
9VV H$(%FWzQ% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"}7K>|a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kVkV~ <g>_#fz"K template < typename Left >
2?QIK3"v struct value_return
#Sb1oLC {
v}xz`]MW<, template < typename T >
AJt0l|F struct result_1
y"e'Gg2 {
1'c!9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{(D$Xb } ;
[Gh T.
\dIIZSN template < typename T1, typename T2 >
"h$A. S struct result_2
Bq79Ev
.- {
ptb t typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%?X~, } ;
zJ|Ek"R. } ;
1kb?y4xeJ K JPB- Ln[R}qD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SQ>.P ~S"G~a(&j 下面我们来剥离functor中的operator()
ZS >}NN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m[ay K`(STvtM return l(t) op r(t)
d!G%n
* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NjYpNd?g return op l(t)
KSh<_`j return op l(t1, t2)
3z\:{yl return l(t) op
,_u8y&<|I return l(t1, t2) op
5y}}?6n+ return l(t)[r(t)]
.[= 0(NO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-M%n<,XN0 Pk~P 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:
qZKU=HM 单目: return f(l(t), r(t));
!rTh+F* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$Jb+}mlT 双目: return f(l(t));
W zy8 return f(l(t1, t2));
?*[t'D9f- 下面就是f的实现,以operator/为例
:#d$[:r# 7S2Bm]fP struct meta_divide
!x;T2l {
8*>6+"w template < typename T1, typename T2 >
=]-! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N+HN~'8r {
r^WO$u|@i return t1 / t2;
;#`Z(A} }
f+fF5Z\ } ;
'PV,c|f> JS({au 这个工作可以让宏来做:
WQiEQ>6(t( .LnXKRd{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*% Vd2jW/ template < typename T1, typename T2 > \
s)
V7$D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"^22Y}VB 以后可以直接用
;\4}Hcg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5 xTm] 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
_V-@95fK (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。。。)
;[gv-H +Nc|cj ?P{C=Td2z 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
N5%~~JRO 47`{ e_YP0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t!D=oBCro class unary_op : public Rettype
fm&l0 {
[#3:CDT Left l;
HmbTV(lC public :
GdL\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6NJ La|&n U
NQup;#h template < typename T >
9XobTi3+' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?D57HCd`n {
\m5:~,p= return FuncType::execute(l(t));
=*8"ci$ }
!Q cgTW)T lSXhHy template < typename T1, typename T2 >
}! zjj\g^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W!XFaA$ {
7D9R^\K return FuncType::execute(l(t1, t2));
r-4I{GPb }
0 I;>du } ;
; bP7| |06J4H~k zrnc~I+
同样还可以申明一个binary_op
ax>en]rNP ]y-r
I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cpu+"/\ class binary_op : public Rettype
*Vv ;NA/ {
-s:JD J* Left l;
sDJ5'ul Right r;
Br\/7F public :
V&h,v%$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eA{,=,v) t
m5>J)C template < typename T >
,2 &'8:B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RDzL@xCcn {
'["Y;/> return FuncType::execute(l(t), r(t));
=wS:)%u }
z-krL: A PcDPRX!@ template < typename T1, typename T2 >
{'>X6: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Ki86 {
.}Bb
:*@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-cY/M~ }
0A5xG& } ;
"=4=Q\0PT w$61+KH K b$rBxe\ 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
zx=A3I%7 A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1REq.%/= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ELY$ ]^T 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。
JK,#dA# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RR`?o\ 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。。。
HV>|f'45 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K{q(/>: 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)
[}P|OCW 下面是修改过的unary_op
EMs$~CL4 kIXLB!L2b^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r~t&;yRv class unary_op
4~Lw:o1a {
b-~`A;pr Left l;
c{FvMV2em &,NHk9.aq public :
z^Oiwzo } c&Zv#iO6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;&JMBn]J M{O2O( template < typename T >
Eq'{uV: struct result_1
6@Eip[e {
9;h1;9sC| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
63:ZDQ } ;
K;[V`)d' 2Ybz`O!
template < typename T1, typename T2 >
Kpj0IfC,10 struct result_2
u7a4taM$d {
:hxfd b- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FUq@
dUv } ;
?+`Zef.g QKCk. 0Xe template < typename T1, typename T2 >
vcV=9q8P1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@iWIgL {
H+*o @0C\~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]IyC }
';b/D vQBfT% &Q- template < typename T >
\>,{)j q; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'<1T>|`/t {
QD"V=}'? return OpClass::execute(lt(t));
n%"s_W'E }
ShGR!r< L & PhABZ } ;
u!{P{C ??1V__w Gi;eDrgj~ 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
dVCBpCxI 好啦,现在才真正完美了。
yt_?4Hc" 现在在picker里面就可以这么添加了:
"d.qmM oSy[/Y44a template < typename Right >
5F
<zW-; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(Ptv#LSUX {
JNX7]j\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;QgJw2G }
:LcR<>LZ 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。
s "*Cb* <VgnrqF6:
WnHf)(J`" `wk#5[Y_ 4y)"IOd#| 十. bind
oD!72W_: 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。
N,Y<mX 先来分析一下一段例子
*K m%Vl 6 D~b9e 4[+n;OI int foo( int x, int y) { return x - y;}
]S%qfna e1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)v
['p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2ht<" 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。
dwJ'hg 我们来写个简单的。
MdEZ839J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]j_S2lt 对于函数对象类的版本:
hc~--[1c: Hh54&YKZ template < typename Func >
qw"`NubX struct functor_trait
}bix+/] {
LFg<j1Gk` typedef typename Func::result_type result_type;
3go!P]) } ;
F(@|p]3* 对于无参数函数的版本:
wf8vKl#Kfw [ &R-YQ@ template < typename Ret >
0)9GkHVu( struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cw Z{& {
Kw925@W typedef Ret result_type;
VbA#D 4; } ;
(AR-8 对于单参数函数的版本:
Zf(ucAhL ;~/ template < typename Ret, typename V1 >
vxbO>c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#T
!YFMh; {
p3sz32RX typedef Ret result_type;
h2uO+qEsu } ;
Wq"pKI#x 对于双参数函数的版本:
SznNvd < y"2#bq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I#$u(2.H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]iPTB {
HHg=:>L z typedef Ret result_type;
{N7,=(-2= } ;
0=-h9W{zI 等等。。。
QN*'MA"M 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sowkxw.^Q @bD,^3 U template < typename Func >
{Ivu"<`L3 struct func_return
B4U+q|OD# {
q#MAA_ template < typename T >
V{c
n1Af struct result_1
gqGl>=.m {
9) mJo( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5 _] i==M } ;
ydoCoD
w u~a<Psp&| template < typename T1, typename T2 >
J#'c+\B<2X struct result_2
CUY2eQJ{U {
%Ix^Xb0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2/(gf[elX } ;
tPFV6n
i } ;
LTFA2X&E= y{"8VT) L88oh&M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lD 9'^J )UN@|IX template < typename Func, typename aPicker >
DQ~+\ class binder_1
H-0deJ[> {
]TD]
Func fn;
vW YN?"d aPicker pk;
O+z-6:` public :
[R& P.E7w' E)>6}0P template < typename T >
5?6ATP:[ struct result_1
W\FKAvS {
h:j-Xd$H+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GRlA9Q } ;
Q:@Y/4= 4[rD| template < typename T1, typename T2 >
!4-NbtT struct result_2
:t9(T?2 {
<>2QDI6_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?Yz.tg } ;
(Tc ~ yh lZdF binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Vv6xVX 574b] template < typename T >
A5
8i}G9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>8jDW "Ua {
/WMG)#kw' return fn(pk(t));
hq\KSFP }
|
M-@Qvgh template < typename T1, typename T2 >
0D0 #*J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6S]GSS< {
Dt.OZ4w5 return fn(pk(t1, t2));
I>G)wRpfR' }
[NaU\;w\ } ;
E2%7 v pmHd1 Wub h7(twct 一目了然不是么?
2c9@n9Vx3a 最后实现bind
IcaIB) ^W#[6]S $W`
&7 template < typename Func, typename aPicker >
D {>,2hC picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$m{\<A {
Wpj.G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
nc@ul') }
x-Xb4?{ 6^|bKoN/ f 2个以上参数的bind可以同理实现。
`qs'={YtU 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。
QZQ@C# PR; ;|9VPv/ 十一. phoenix
o)1wF
X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lywcT! < 1\zI#"b ^ for_each(v.begin(), v.end(),
Zj`eR\7~ (
TX;OA"3=\- do_
%'^m6^g; [
.8.ivfmJh cout << _1 << " , "
)@))3 ]
?86h:9 .while_( -- _1),
Bg7?1m cout << var( " \n " )
<J`_Qc8C )
APK@Oq );
gxt2Mq;q~} SHz& o[u 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:
eb.`Q+Gb 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
LnR3C:NO k operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r@s, cCK9? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ub.pJJlC uiHlaMf X3a:*1N template < typename Cond, typename Actor >
rKi)VVkx_ class do_while
i.K}(bo;b {
a$9UUH-| Cond cd;
azOp53zR Actor act;
wiwJD}3h' public :
r("7
X2f template < typename T >
9f
BD.9A struct result_1
p'xj:bB {
`{tykYwCLc typedef int result_type;
<NS=<'U } ;
d@#=cvW *%8,G'"r? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y]P
$|JW): sU+~#K$b template < typename T >
+{Q\B}3cj1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fI"`[cA"] {
B_}=v$ do
~(hmiNa; {
ixfkMM,W act(t);
vz@QGgQ9~2 }
$,6= .YuY while (cd(t));
QW~o+N~~ return 0 ;
4I,@aj46 }
#yU4X\oO } ;
?]paAP;4 3c-ve$8u~ ~ZvZk 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hpAIIgn 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
gvsS:4N"Nq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
=]7 \-- 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
L6Ynid.k 下面就是产生这个functor的类:
(<8T*Xo ! '2'db V(w[`^I>~ template < typename Actor >
>n` OLHg; class do_while_actor
NWoZDsu {
T,H]svN5p Actor act;
XP{ nf9& public :
;gW~+hW ^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8mCr6$|% %*jpQOw
template < typename Cond >
XWB>'
UDQ# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
tQ|b?3 } ;
]JhtO{ a"WnBdFZ ~vF.k, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`5q`ibyPI 最后,是那个do_
{]Lc]4J &4{%3 w_/ d(]LRIn~1 class do_while_invoker
4J I;NN {
!gT6So public :
!;R{- template < typename Actor >
OgOu$. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
t^h>~o'\ {
]8H;LgM2 return do_while_actor < Actor > (act);
59EAqz[: }
o'H$g% } do_;
<(^-o4Cl ^2=Jv.2{| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
mTs[3opg 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,eZ'pxt 最后来说说怎么处理break和continue
"BzRLg!J 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。
A:p0p^* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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