一. 什么是Lambda
1)=sbFtS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`LCxxpHi| 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`m
n#RM 9Vv&\m!0 q
oVp@=\:" |;P9S class filler
?QCHkhU {
Y<-dd"\ public :
0@8EIQxK" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
||k^pzj% } ;
4 5\%2un _zj}i1!E" d[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:
BM]sW:-v FA;uu\ F>A&L8
kculHIa\. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pUaGrdGxzQ AZYu/k ySwvjP7f 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
H?axlRmw3 4]]1JL(Ka `;!v<@:i2 9l:Bum)9 二. 战前分析
``mW\=fe 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。
/8w
_jjW 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
NEh5
u4[3JI> O486:tF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*.9.BD9 /* --------------------------------------------- */
X+T
+y>ea vector < int *> vp( 10 );
fhp][)g; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9:tKRN_D /* --------------------------------------------- */
w/HGmVa sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`7zNVYur8 /* --------------------------------------------- */
t,K_!-HX+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?Y#0Je /* --------------------------------------------- */
&Q"Ox{~W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'\X<+Sm' /* --------------------------------------------- */
ef=LPCi? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VZ8HnNAbX )/F1,&/N`e @cZNoD Yxt`Uvc(^h 看了之后,我们可以思考一些问题:
SD^6ib/]b 1._1, _2是什么?
xI7;(o" 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。
P=V=\T<4_ 2._1 = 1是在做什么?
#:?vpV#i 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
:kDHwYv$ 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。
RHGs(d7- 438+zU tA2I_WCl 三. 动工
-\!"Kz/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+;Jb)8 VL/%D* L{\au5-4 jnuovM!x~ template < typename T >
fN TPW] class assignment
:8bz+3p {
sC Fqz[I T value;
8L<GAe public :
YRYAQj/7 assignment( const T & v) : value(v) {}
cM;&$IjCt template < typename T2 >
^L(}c O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;$\d^i{N } ;
/CAi%UH,F S&@uY#_(*T xhIC["z5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KN;b+`x;M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hYW<4{Gjr DM%4V|F" =kUN ^hb b:nHcxDU< class holder
i#
1:DiF {
Cu0N/hBT public :
lk6*?EJ template < typename T >
ozbu|9+v assignment < T > operator = ( const T & t) const
v(\kSlJ {
sSC yjS'T return assignment < T > (t);
ui,#AZQ#{4 }
[*O#6Xu } ;
EwcN$Ma PYl(~Vac UJ_E&7,L 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:
HKk;oG eGS1% [ static holder _1;
MH`H[2<\!, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0SXWt? } )IGE2k| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XU Hu=2F 而不用手动写一个函数对象。
(DCC4%w" c ZN+D D SR#X\AWM N&!qur \ 四. 问题分析
$Blo`' 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
3r?Bnf: 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
I#D{6%~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n)w@\Uyc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3
[lF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y_$=Pu6H
qh/q< 五. 问题1:一致性
*K6 V$_{S 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
f$mfY6v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z./M^7v? ;6I{7[ struct holder
] }XK {
0sq1SHI{ //
`J^J_s template < typename T >
9KVeFl T & operator ()( const T & r) const
O&=?,zLO[ {
sAIL+O return (T & )r;
6|m1z }
nKJJ7'$'3 } ;
N0GID-W!/~ 2P8JLT*Tj 这样的话assignment也必须相应改动:
lM C4j u2^oXl template < typename Left, typename Right >
7'_zJI^ class assignment
&3mseU {
Pq~"`-h7: Left l;
BYN<|= Right r;
KE+y'j#C3 public :
!JjB,1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>b#z
o, template < typename T2 >
qx<`Kc4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lztPexyXZ } ;
KL!k'4JNY P8e1J0A 同时,holder的operator=也需要改动:
W?!(/`J] x2.G1 template < typename T >
e
=Vu; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C_?L$3 U0 {
]`&EB~K&NY return assignment < holder, T > ( * this , t);
*A`hKx }
ho2o/>Ef3 Z.$ncP0s 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。
34
W# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2i#wJ8vrF \pB"R$YZ6 return l(rhs) = r;
?'p`Qv 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9kzytx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b&A+`d Xvm.Un<N template < typename Tp >
1`2n<qo class constant_t
|HJdpY>Uu {
`~[zIq:}7 const Tp t;
Deq~" public :
'5KgRK" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ze'AZF template < typename T >
u#?K/sU const Tp & operator ()( const T & r) const
to^ &: {
3@?#4]D{' return t;
Ob?>zsx }
"[(_C&Ot4 } ;
I@a7AuOw zTBr<: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<DiD8")4 下面就可以修改holder的operator=了
N
VzR 2 ZrnZ7,!@ template < typename T >
v
I@Wuu: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?7^H1L {
Q2PY(
# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8HdmG{7. }
IP$^)t[ xA#B1qbw 同时也要修改assignment的operator()
G5E03xvL XQ--8G template < typename T2 >
PkQu N;a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n[CESo%[ 现在代码看起来就很一致了。
W+&ZYN'E ]x?9lQ1& 六. 问题2:链式操作
D|,d_W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V{@<Z8sW# 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。
j/{F#auI 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。
{Lb NKjn 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。
fzRzkn:= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mKtZ@r)u (tP>z+ template < typename T >
.GM&]Hb struct result_1
EYd`qk3 {
.t4IR
=Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
z)=D&\HX } ;
/OK.n3Tt R:x4j#( 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:
*Eu
ca~%= `&b8wF template < typename T >
V"*|`z) struct ref
W *0XV {
j./3 ) typedef T & reference;
$[}31=0 } ;
.JZoZ.FAb template < typename T >
`{CaJ6. struct ref < T &>
%+ig7a: {
sAfSI<L_ typedef T & reference;
<w(UDZ } ;
;#P@(ZVT "X g@X5BG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
m'XzZmI Hu|NS {Ke- template < typename T >
R{\vOw:* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C;}~C:aJ {
+|).dm return l(t) = r(t);
E:T<mI?d }
{N[IjY 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9kuL1tcY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XL >Vwd u^|XQWR$: 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
@>B#2t& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cBBc^SR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/$'tO3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1Z6<W~,1OM 最后的布局是:
"'p:M,: Add
FF6[qSV / \
|8c3%jve Divide 5
wo$9$~( / \
}H!c9Y _1 3
4K[ E3aA 似乎一切都解决了?不。
YwQxN" 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。
Cy4@\X%W 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。
Bjq1za 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:
O9oYuC :q t@QaxZIlt; template < typename Right >
;RB]awE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(Ybc~M)z Right & rt) const
iKN~fGRc {
Ovv~ymj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}|%dN*', }
[94A?pn[z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>y"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。
q|b#=Af]g 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。
'}e_8FS 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。
S=~[ 6;G 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。
h^D?G2O 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?
M9HM: 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:
_,"T;i 'U.)f@L#w template < class Action >
O;9u1,%w class picker : public Action
Dz:A.x@$* {
21bvSK public :
|)* K#%j picker( const Action & act) : Action(act) {}
f)l:^/WP+ // all the operator overloaded
w&hgJ } ;
msM "6 |j
0?Q Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
d
}=fJ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
*%7 [{Loz tisSj ?+ template < typename Right >
No>XRG+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Hgu$)yhlj {
f
<fa+fB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%B}Q .' }
~ P"@^cq 6O
bB/*h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{mrTpw 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。
6X~.J4 N9tH0 template < typename T > struct picker_maker
:f
G5?]) {
LQ`s> q typedef picker < constant_t < T > > result;
#( F/P!qk } ;
JS<S?j?*/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<qT[ {
dIg/g~ t" typedef picker < T > result;
m_zl*s*6 } ;
.T
6NMIp* rn $a)^! 下面总的结构就有了:
y<0zAsT functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
QMLz picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1"YN{Ut;G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1fm4:xHH 至此链式操作完美实现。
NY
756B*
Atc9[<~WG <K; 七. 问题3
jj_z#6{ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*`Swv` `ltc)$ template < typename T1, typename T2 >
FM;NA{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g5M=$y/H {
$s+/OgG4H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(-Cxv`7 }
v_mk{
rR]U Ff 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
{L~j;p_G&
%c"PMTq( template < typename T1, typename T2 >
7rQwn2XD{ struct result_2
Swz{5 J2C {
_HF66)X7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|a4cER.'2^ } ;
a?jUm. 39to5s, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6D|[3rXr 这个差事就留给了holder自己。
pMB!I9q 9uR+ hb#Nm6 template < int Order >
LvtHWt class holder;
vF@hg)A template <>
Wip@MGtJ class holder < 1 >
(VDY]Q) {
SW5V:|/ public :
NIgqdEu1 template < typename T >
#(swVo:+E struct result_1
]8q#@%v} {
[ )3rc}:1 typedef T & result;
/By:S/[1pL } ;
|y9(qcKn$ template < typename T1, typename T2 >
v+Eub;m struct result_2
@~ k4,dJ {
,1/O2aQ%\0 typedef T1 & result;
9$[6\jMh } ;
Ipro6
I template < typename T >
\4Uhc3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|j$r@ {
cq]JD6937 return (T & )r;
yq. <,b=87 }
4`yE'%6.} template < typename T1, typename T2 >
mi[t1cN)= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<*JFY%y" {
"5<:Dj/W return (T1 & )r1;
8;6j }
')N[)&&Q{ } ;
1WjNF i (#kKL??W template <>
Hjhgu= class holder < 2 >
&~mJ
).* {
'8J!(+ public :
YRg"{[+#]k template < typename T >
<OY (y#x struct result_1
hL4T7` {
Hg&.U;n typedef T & result;
L0l'4RRm\ } ;
]K?;XA3 dZ template < typename T1, typename T2 >
Zd5Jz+f struct result_2
'tTUro1~ {
~c,CngeL0 typedef T2 & result;
[Ef6@ } ;
QB
uX#bDV template < typename T >
5(zdM)Y7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q
XSS {
cwuzi;f return (T & )r;
n6AA%? 5 }
\?v?%}x template < typename T1, typename T2 >
W4;/;[/L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GCf,Gfmr {
vA3wn>< return (T2 & )r2;
dx@|M{jz' }
Mj&G5R~_ } ;
LBxmozT :)Pj()Os| apOXcZ 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> >。
xKR\w!+Z' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H*j!_>W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]d67 HOyK 1rx,qfCq return l(i, j) = r(i, j);
2&"qNpPtE 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7}:+Yx 3v@h&7<E return ( int & )i;
}u9#S return ( int & )j;
?g\emhG 最后执行i = j;
Nq9\ 2p 可见,参数被正确的选择了。
m"@o fB80&G9 6ao~f?JZ aFaioE#h( xa.tH)R 八. 中期总结
Ul_5"3ze 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:
gw!d[{# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oXjoQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9X?RJ."J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+4$][3. MaPOmS8? fat;5XL@ 3eg6 CdT ^T:L6: +Xp1=2Mq 九. 简化
zuu<;^/R 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:YQI1 q[6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
br^
A<@,d 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tr5j<O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SRtw +-*/&|^等
|kH.o= 2. 返回引用。
0kSM$D_ =,各种复合赋值等
MuJP.]5>` 3. 返回固定类型。
%s497' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?&'Kw>s@ 4. 原样返回。
LSo*JO6 operator,
tLi91)oG 5. 返回解引用的类型。
g<@Q)p*ow operator*(单目)
Uks%Mo9on 6. 返回地址。
h%U}Y5Ps~ operator&(单目)
3. @LAF 7. 下表访问返回类型。
$ay!'MK0d operator[]
oYdE s&qq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&?1O D5 operator<<和operator>>
iO&*WIbg #i.,+Q OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
U?an\rv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
IU<lF) PF$ (i L*1f template < typename Left >
8v z h5,U struct value_return
D Qz+t {
k 3H0$1 template < typename T >
DF_wMv:>^ struct result_1
w
>2sr^!y {
8\"Gs z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y)DAR83 } ;
a2Nxpxho WW.@S5 template < typename T1, typename T2 >
5F+G8 struct result_2
T60pw {
jz`3xFy *] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7Q]c=i cg } ;
`LNhamp } ;
"w$,`M?2 ?m5EXe ^*i0~_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e'>q( B :_y!p 下面我们来剥离functor中的operator()
N2k<W?wQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.dMdb7 V*ao@;sD return l(t) op r(t)
YGC%j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=Q{?! return op l(t)
e@qH!.g) return op l(t1, t2)
-$?t+ "/E return l(t) op
]+46r!r| return l(t1, t2) op
9@ YKx0 return l(t)[r(t)]
zBlv?JwG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yq49fEgc@U 6F!B*lr 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:
(M"rpG>L 单目: return f(l(t), r(t));
~5`oNa return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5?F5xiW 双目: return f(l(t));
^P^%Q)QXl return f(l(t1, t2));
e*qGrg (E 下面就是f的实现,以operator/为例
M,S'4Szuk $%q=tn'EX struct meta_divide
*<W8j[? {
S\h5
D2G; template < typename T1, typename T2 >
v+"4YIN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w6Nnx5Ay {
SF&2a(~s return t1 / t2;
5e$1KN` }
vjS=ZinN" } ;
Lj(cCtb) |mE;HvQF 这个工作可以让宏来做:
h Fik>B#! 0W}qp?
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9M;t4Um template < typename T1, typename T2 > \
RSe4lw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Go)g}#.& 以后可以直接用
^t5My[R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>9rZVNMU 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}a$.ngP (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。。。)
>iae2W` g&c ~grD {='Bd6_= 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
eFG(2OVg}M e~'lWJD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gT_KOO0n class unary_op : public Rettype
\$ipnQv {
t$z[ja= Left l;
^\AeX-q2v' public :
u30D`sky unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K\rQb V-}}?c1 F template < typename T >
m<hP"j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ey=KA t {
N"G aQ return FuncType::execute(l(t));
!*}UP|8 }
/3,Lp-kp >PSO]%mE template < typename T1, typename T2 >
q:/df]Ntt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4lB??`UN {
/W$i8g return FuncType::execute(l(t1, t2));
8{!d'Pks }
3{$7tck, } ;
N
o6!gZ1 ]~I+d/k
d ~_vSMX 同样还可以申明一个binary_op
Ztg_='n 9Q%lS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s:}? rSI class binary_op : public Rettype
'ZW(Hjrd {
}I&.xzJ Left l;
ZrTB% Right r;
? +L, public :
\]V:>=ry> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C~B ]@xxK) ^;RK-) template < typename T >
80*hi)ux[
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b&+zAt. {
\~l_w
,Poo return FuncType::execute(l(t), r(t));
w!7ApEH1 }
@|SeabN^- t\K
(zE template < typename T1, typename T2 >
PlGif) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/ooGyF {
4u6 FvN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\;)g<TwL }
k0e}`#t } ;
Y=P*
'd+fGx7i =Z 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
V ql4*OJW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qT@h/Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<bKtAf 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。
aDKb78 1d 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
</{Zb. 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。。。
[j+:2@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I_ mus<sE 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)
iPTQqx-m$7 下面是修改过的unary_op
Hw]E#S P35DVK S template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Dcvul4Q class unary_op
tk%f_"} {
X
."z+-eh Left l;
m}uOBR+ -I|xW public :
0N,<v7PX s1D<R,J|H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
= {O ~ :Z// template < typename T >
H2s:M struct result_1
@'R)$:I%L {
{Yj5Mj|# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OoSk^U) } ;
,-#MEr mVZh_R=a template < typename T1, typename T2 >
x%}D+2ro-t struct result_2
u#@/^h; {
W%!(kN&d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8wsU`40=Q } ;
0>sa{Z 9GD0jJEu template < typename T1, typename T2 >
fwFJe(. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xol%\$| {
6{y7e L3! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fCr2'+O"b }
t1FtYXv`/ 1Z# $X` template < typename T >
gJ6`Kl985O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LTWkHyx {
V)^Xz8H_ return OpClass::execute(lt(t));
,MCTb '=G }
+`HMl;0m #d-({blo< } ;
1>J.kQR^ H#TkIFo] +`
Md5.w 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
?F"o+]i+^ 好啦,现在才真正完美了。
G(&[1V % x 现在在picker里面就可以这么添加了:
,9P-<P U**8^:*y#: template < typename Right >
uY&1[(Pb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=_dM@ j {
^[?y 2A: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?"x4u#x }
C}8#yAS9M 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。
J2=4%#R! E\[B E<y 68tyWd} <Ua~+U(FR0 3B1\-ry1M 十. bind
pDR~SxBXr 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。
O?e9wI=H 先来分析一下一段例子
URsx>yx *dBeb Fz7t84g( int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q|(}rIWOQA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*7!MG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Xh@K89`uX 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。
^Oz~T|) 我们来写个简单的。
?xj8a3F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>fBPVu\PA 对于函数对象类的版本:
/Y0~BQC7! t dm7MPM template < typename Func >
PtfG~$h? struct functor_trait
$Rm~ VwY# {
Fw<"]*iu typedef typename Func::result_type result_type;
-b-a21,m> } ;
.zO^"mXjS 对于无参数函数的版本:
n7!T{+ge WPNB!"E98 template < typename Ret >
$J7V]c*-b struct functor_trait < Ret ( * )() >
?2<)
Jw {
mfraw2H typedef Ret result_type;
"DW ~E\Y } ;
l9.`2d]o 对于单参数函数的版本:
k~tEUsv 4Q|>k)H template < typename Ret, typename V1 >
<o(;~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E|@C:ghG {
4S_f2P2J typedef Ret result_type;
(p{X.X+ } ;
a~_9BM41T 对于双参数函数的版本:
8+'}` ;(NTzBq!1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J6Ilg@}\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PL:(Se% {
'.Y,VJaL
typedef Ret result_type;
%K Q1{" } ;
g257jarkMF 等等。。。
iuV4xyp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i 8sv,P \Id8X`,eD template < typename Func >
b<a3Ue% struct func_return
mA(kq {
8SjCU+V template < typename T >
Id=20og struct result_1
iJTG+gx {
/~"-q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.eJKIck } ;
Vl5r~+$| Igo`\JY template < typename T1, typename T2 >
5U?O1}P struct result_2
QV[&2&&^<< {
yX
rI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D2ggFxqe } ;
a
,mgM&yD } ;
} 9@rhW q`e0%^U kepuh%KY[
最后一个单参数binder就很容易写出来了
().C #/qcp|m template < typename Func, typename aPicker >
iA[T'+.Y class binder_1
uz3cho' {
Y9abRrK Func fn;
+R~]5Rxd aPicker pk;
}u^bTR?3 public :
`gl?y;xC yCjc5d|tT template < typename T >
]TrJ*~ struct result_1
30h[&Oc {
+k=*AQt^8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]@U?hD } ;
SqAz(( nDkG}JkB! template < typename T1, typename T2 >
5 H._Q struct result_2
V
FM[- {
?c.\\2>|F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HVM%B{( } ;
I(6%'s2 cC8$ oCR? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ihkZs3} Gb^63.} template < typename T >
IR/S`HD_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
as:=QMV {
ei2?H;H; return fn(pk(t));
DS8HSSD }
O!Ue0\1Kj0 template < typename T1, typename T2 >
2Wcu. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r,eH7&P9{ {
q;SD+%tI return fn(pk(t1, t2));
t_/qd9Jv }
o9sQ!gptw } ;
GVT 6cR 3r%v@8)!b 9No6\{[M
一目了然不是么?
n[/D>Pi 最后实现bind
Yte*$cJ= 88u[s@ thPAD+u.3 template < typename Func, typename aPicker >
%Vo'\| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$Y/z+ea {
5T/+pC$e= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XzAXcxC6G }
pll5m7[ Z{3=.z{&^= 2个以上参数的bind可以同理实现。
y95
#t 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。
eHx {[J? IiKU=^~w 十一. phoenix
B)k/]vz)*D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!5 S# DvWBvs, for_each(v.begin(), v.end(),
0Y`+L6&UX (
|f}wOkl do_
`c:r`Oi? [
ZZi9<g1 cout << _1 << " , "
6X ]I`e ]
R1*&rjB .while_( -- _1),
#cR5k@ cout << var( " \n " )
41R~.? )
qA}l[:F+# );
, wk}[MF dhLd2WSyH 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:
# wn>S< 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
_WV13pnRu operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b?k,_;\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"P5,p"k:) &IQNsJL!e %m|BXyf]_B template < typename Cond, typename Actor >
B{#Fm6 class do_while
^Oj^7.T+ {
6heK8*.T Cond cd;
H(
LK}[ Actor act;
dnANlNMk? public :
uvDOTRf template < typename T >
*o=Z~U9z struct result_1
x>i = {
8U#14U5rS typedef int result_type;
*`s*l+0b } ;
Mf5kknYuL9 @sR/l; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,*$Y[UT J?p|Vy|9 template < typename T >
&~"N/o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*<9M|H~ {
`[=/f=Q} do
Kd}%%L {
.Sm 8t$ act(t);
RaiYq#X/ }
{s@&3i?ZiC while (cd(t));
/0L]Pf; return 0 ;
.ErR-p=- }
^b&hy&ag } ;
hzV%QDUpe X56.Y. *{fZA;<R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}Ej^"T:H_; 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。
j%!xb>< 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。
IFSIQ
q 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。
7vqE@;:dt 下面就是产生这个functor的类:
yrzyus Dmtsu2o %)}_OXWf: template < typename Actor >
ZA4sEVHW class do_while_actor
^]LWcJ?"^! {
S{cK~sZj Actor act;
'pAq;2AA public :
Ud-c+, xX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B)DtJf WAr6Dv,8 template < typename Cond >
ohPXwp?] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
voN, u>U } ;
NS4W!o;" T.!.3B$@] : 2L-Nf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7r3EMX\#Qm 最后,是那个do_
P\X$fD %F*h}i >+BLD class do_while_invoker
Kn+B):OY+ {
Xp^71A?> public :
btf]~YN template < typename Actor >
bmC{d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
l%cE o`U {
yV@~B;eW0 return do_while_actor < Actor > (act);
xqVIw!J?/} }
U,9=&"e b } do_;
Jpe\ Nrp1`qY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P= 26! b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v~O2y>8Z 最后来说说怎么处理break和continue
oFJx8XU 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。
%tz foiJ%P 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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