一. 什么是Lambda
7P7OTN 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1XMR7liE 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,
^Aq0< 7l=;I % N);w~)MYh /}(d'@8p class filler
)&Oc7\J, {
/v8Q17O?e public :
RhH1nf2UR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?
T6K]~g } ;
\A"o[A2v 9)ALJd,M _!R$a- 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
FM >ae-L- 3KkfQ{ hTr5Q33y> o@Oz
a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UJ)pae \=AA,Il 8AuBs;i 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fkBL`[v)4 l%0bF9\ a>'ez0C 4VWk/HK-! 二. 战前分析
5^u$zfR 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。
wZiUzS;v 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
G@[8P?M=Z i2~uhGJ 9CY{}g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YAr6cl /* --------------------------------------------- */
d;Vy59}eY vector < int *> vp( 10 );
]:<!( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<(L@@.87R /* --------------------------------------------- */
Gt9$hB7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;]>kp^C# /* --------------------------------------------- */
L*(9Hti int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1F^Q* t{ /* --------------------------------------------- */
_FY&XL= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.f\LzZ-I: /* --------------------------------------------- */
jFj11w1FrA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LVj1NP e1m?g&[ 1i76u!{U 1 em,/>" 看了之后,我们可以思考一些问题:
z%;plMj 1._1, _2是什么?
m1"m KM 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。
z M9#1^X 2._1 = 1是在做什么?
B$4*U"tk 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
N:1aDr; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-8TJ:#|N .DCHc,DxA )`\hK 三. 动工
3Vb4zZsl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~MC|
AM}R#86 <$~lFV N9e'jM>Oos template < typename T >
q2qi~}l class assignment
LW %AZkAx {
o.+;]i}D T value;
;O"?6d0 public :
"g{q=[U} assignment( const T & v) : value(v) {}
1K72}Gj)ZL template < typename T2 >
/k#-OXP~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"HMEoZ } ;
DD|0?i ;FPx 7FB?t<x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7=G2sOC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`c`VIq?
wu41Mz7 3<0b_b `+7F H class holder
#lYyL`B+~ {
VF%QM;I[Rc public :
B=_w9iVN template < typename T >
:ym?]EL4o assignment < T > operator = ( const T & t) const
*}?[tR5 {
6x+ujUBkK return assignment < T > (t);
y7Po$ )8l }
BZq#OAp } ;
A2_ut6&eb ?w3RqF@} mw@Pl\= 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:
&5CRXf }LHYcNw^z static holder _1;
xL}i9ozZ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
cc@W
6W (lk9](;L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wi(Y=?= 而不用手动写一个函数对象。
LGP"S5V EX8JlA\-W ]#tB[G hFtV\xFK 四. 问题分析
b--=GY))F 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。
8-Abg:) 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。
M4^G3c< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*"%TAe7?~+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C @(@n!o:! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tOwn M1
:( r- 8Awa 五. 问题1:一致性
6$u/N gS 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?|
'aSsyD!?< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X+X:nL.t $?= $F struct holder
TdhfX {nk {
K'A+V //
-amo8V;2H template < typename T >
0~|0D#klB T & operator ()( const T & r) const
Z8v\>@?5R {
]OAU&t{ return (T & )r;
-&+:7t }
l6M?[ } ;
7B?Y.B sh/,"b2!P 这样的话assignment也必须相应改动:
AHf 9H? r!r08yf template < typename Left, typename Right >
ym;]3<I?I[ class assignment
+a,SP
{
pF;.nt) Left l;
:;$MUOps Right r;
{^]qaQ[5N public :
/s?%ft#-9o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cVi_#9u" template < typename T2 >
Agcss20. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Bm~^d7;Cw } ;
,Ag {-& "x$@^ 同时,holder的operator=也需要改动:
H_xHoCLI Hav &vV template < typename T >
n:AZ(f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x[A|@\Z {
pte\1q[N return assignment < holder, T > ( * this , t);
+3,7 Apj }
Z$z-Hx@% vJE=H9E 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。
Laj/~Ru6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<IrhR,@M,L bTs2$81[ return l(rhs) = r;
I:dUHN+@L5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
P|NGAd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
GMU!GSY ZayJllaq^ template < typename Tp >
EU(e5vO class constant_t
]&D dy&V {
LWr YKi const Tp t;
d=1\= d/K public :
/qdv zv%T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
U|wST&rU| template < typename T >
m2SJ\1 J= const Tp & operator ()( const T & r) const
VEV?$R7; {
G}U <^]c return t;
:EW1I>}_ }
rBJ`=o z } ;
$YJ 1P w,hm_aDq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IlJ"t`Z9) 下面就可以修改holder的operator=了
6+=_p$crMx j32*9 template < typename T >
4EYD5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[l=@b4Og {
e;v7!X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D)MFii1J~ }
-|x7<$Hw YM#'+wl}` 同时也要修改assignment的operator()
o^@#pU < x~k3kj template < typename T2 >
}:?*n:g5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r'ilJ(" 现在代码看起来就很一致了。
5H'Iul<Os @l3&vt2=J 六. 问题2:链式操作
1GA.c: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B<~AUf*y 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
N 75U.;U0 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ZXLAX9| 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
MoxWnJy} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q>[{9bI4QP N?3p,2 template < typename T >
N[9o6Nl|a struct result_1
{^
BZ#)m| {
Dhm;K$T typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8-gl$h } ;
&pY$\ "[/W+&z[~ 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:
#Br`;hL<T =Crl{Ax template < typename T >
t(<k4 ji, struct ref
ZK?V{X{"; {
qAp<OJ typedef T & reference;
nUs=PD3) } ;
3Ch42< template < typename T >
dJzaP struct ref < T &>
V(XU^}b# {
W rT_7 typedef T & reference;
j*?E~M.'1K } ;
^69(V LK b4$g$() 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>q')%j %X}D(_ template < typename T >
">B&dNrt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ur[ai6LNG {
.R)Ho4CE return l(t) = r(t);
j!L7r'AV5 }
8xj_)=(sV! 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。
1C=42ZZ&2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EGRIhnED# !#1UTa 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
%U<lS.i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M~X~2`fFH _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
fyZtwl@6w# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q(WfWifu-| 最后的布局是:
F)l1%FCm Add
R4D$)D / \
~urk
Uz Divide 5
.K_50%s / \
W;X:U. _1 3
`^g-2~ 似乎一切都解决了?不。
?<OE|nb& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p-oEoA 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
@Us#c 7/ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
.^- I<4 . Q>z(!'dw template < typename Right >
uYE"OUNWL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D.F1^9Q Right & rt) const
!bW^G}
<t {
sld cI@Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P=ubCS' }
80U(q/H%9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=m;cy0)) XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
(^ J2( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
T[ zEAj 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
REOWSs$' 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。
q)"yP\ 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?
gE23C*!'&: 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:
0sq?>$~Kc* sEa| 2$ template < class Action >
<?rdhx class picker : public Action
ypvz&SzIh {
V4*/t#L/ public :
OQ3IkE`G picker( const Action & act) : Action(act) {}
[xDn=)`{V // all the operator overloaded
7%|HtBXv^ } ;
9 KU3)%U nCdxn#| 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。
7\Wq :<JL 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:
eGlPi|
m7.6;k. template < typename Right >
*ta?7uSiT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MI|anM {
//-;uEO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Et+W LQ6) }
9\a;75a }:4b_-&Q5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&265
B_'D 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。
VgcLG ]tE[ 4{Af 3N template < typename T > struct picker_maker
Ce!xa\ {
J=AF`[ typedef picker < constant_t < T > > result;
DjveMs$d } ;
-DE?L,9X9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,p[9EW*8 {
h][$1b&B typedef picker < T > result;
oTLpq:9J } ;
!t!\b9= KVZ-T1K 下面总的结构就有了:
(|.rEaTA[1 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
kr>H,%3~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
@w5x;uB|%G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aXRf6:\% 至此链式操作完美实现。
oeIza<:=R xty)*$C> Rr6}$]1 七. 问题3
t p<wMrq< 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
#Zt(g( T #/LU@+ template < typename T1, typename T2 >
jltW@co2sV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b,):&M~p {
mB<*we return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}?^5L7n }
Z[?zaQ$ y;xY74Nq 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:
e]q(fPK 9A!B|s template < typename T1, typename T2 >
$,
@,(M`i} struct result_2
br4?_, {
$s"{C"4q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tiQeON-Q_ } ;
^&Wa?
m. bTbF 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?
I#PhzGC@ 这个差事就留给了holder自己。
u\Y3h:@u "/nbcQ*s*E X.+|o@G template < int Order >
MFQyB+Z
class holder;
%U6A"?To template <>
7KL@[ class holder < 1 >
Y49&EQ {
?azcWf z0 public :
3?e~J"WXC5 template < typename T >
K5^`,}Q^ struct result_1
1YNw= {
>R}G typedef T & result;
dngG= } ;
ZvwU template < typename T1, typename T2 >
Ey=ymf.} struct result_2
0*E_D {
8]D0) typedef T1 & result;
M+*K-zt0 } ;
{krBAz& template < typename T >
V1haAP[# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^.9DfA0 {
/@B2-.w return (T & )r;
25 cJA4 }
|DYgc$2pN template < typename T1, typename T2 >
/cT6X]o8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q%LjOPE
V {
[&g"Z" return (T1 & )r1;
&\%\"Zh }
UA|\D]xe } ;
(eAz
nTU /_qHF- template <>
udXzsY9Ng class holder < 2 >
?)T@qn+ {
cyo[HI?WM public :
8L+A&^qx template < typename T >
D5!#c-Y- struct result_1
5|cRHM# {
AGm=0Om typedef T & result;
E]v?:!!ds } ;
?GlXxx=eV template < typename T1, typename T2 >
iL2_ _TO struct result_2
!9.FI{W {
I{h KN V typedef T2 & result;
hw.>HT|.N } ;
YUHiD* template < typename T >
g)R 2V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&Q#*Nnb3 {
~>N63I6 return (T & )r;
}LeS3\+UHl }
?T .=ym template < typename T1, typename T2 >
;6~5FTmV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4$WR8 {
N:+)6a return (T2 & )r2;
:Nv7Wt! }
fERO(o } ;
1=7ASS9 hO&_VCk jRd$Vt 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
!^ad{#|X 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
];lZ:gT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m[KmXPFht1 - U\'Emu4 return l(i, j) = r(i, j);
g8l6bh$} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J8i,[,KcE ca,W:9#.xn return ( int & )i;
UfPHV%Wd return ( int & )j;
0Sz[u\w 最后执行i = j;
[`oVMR 可见,参数被正确的选择了。
s'oNW $XTtD UP@
atF#0*e> amdgb,vh 7KX27.~F 八. 中期总结
$xbW*w 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
(wM` LE(Ks 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)Z:D}r8[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e).;;0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6[4VbIBSI AB`.K{h \0d'y#Gp* )S(Ly. 4k-Ak6s |5tZ*$nGa 九. 简化
<JH,B91 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。
L"%SU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)?UoF&c/ 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:
DegbjqZ# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
nAEyL+6U +-*/&|^等
V(F9=r<X 2. 返回引用。
QJRnpN/ =,各种复合赋值等
,`Y$}"M4 3. 返回固定类型。
Leb|YX 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{V2"Pym? 4. 原样返回。
*k}m?;esb operator,
V7Cnu:0_ 5. 返回解引用的类型。
xF8n=Lc operator*(单目)
v={{$=/t 6. 返回地址。
LWT\1# operator&(单目)
LK~aLa5wG 7. 下表访问返回类型。
`.@sux!lu operator[]
+h4W<YnW 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&Y=0 0 operator<<和operator>>
;na%*G` 2CO/K_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。
>ep<W<b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\X:e9~ 0X5cn 0L^ template < typename Left >
hr
fF1
>A struct value_return
05q760I+ {
8m?(* [[ template < typename T >
jU j\<aW struct result_1
B2ln8NF#Q {
V|97; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i D IY| } ;
sv%X8 /GIGE##1F template < typename T1, typename T2 >
WzN c=@[W struct result_2
PN
l/}' {
T>&
q8'lD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CUI3^;&S } ;
K
{'
atc } ;
;\mX=S|a Y,)(Q .[O{,r 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q"XDxa'7" cmG27\c RO 下面我们来剥离functor中的operator()
@.eN+o9| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]!B0= XP .*-8rOcc return l(t) op r(t)
<T}U 3lL^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M%S7cIX
]F return op l(t)
:2?g_ return op l(t1, t2)
.`OU\LA return l(t) op
1&=)Bxg4 return l(t1, t2) op
.dlsiBh return l(t)[r(t)]
7 m{lOR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m^3x%ENZ 3x+lf4" 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:
I`V<Sh^Qd 单目: return f(l(t), r(t));
Fc1!i8vv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}HoCfiE=X 双目: return f(l(t));
~XTC:6ts return f(l(t1, t2));
,eyh%k*hz 下面就是f的实现,以operator/为例
BIWe Hx ,UY1.tR( struct meta_divide
4Hj)Av<O( {
WywS1viD template < typename T1, typename T2 >
)zr*Ecz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=NF0E8O {
Nm?^cR5r return t1 / t2;
NU=ru/ }
[:y:_ECs6 } ;
%~!4DXrMk JsJP%'^/R 这个工作可以让宏来做:
:0J`4 PK[mf\G\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~[ufL25K template < typename T1, typename T2 > \
f{P1.?a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pm6#azQ 以后可以直接用
eYUb>M) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k1wIb']m]z 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
Np" p*O (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。。。)
F)^0R%{C 2ioHhcYdJU <V&0GAZ 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
b>uD-CSA B>53+GyMV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E5ce=$o class unary_op : public Rettype
@2>UR9j {
%(YQ)=w Left l;
Q~,Mzt"}W public :
/v
8"i^;} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PgkU~68` b$_81i template < typename T >
F3|^b{'zO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HRf;bKZ {
,2FK$:M\ return FuncType::execute(l(t));
,X@o@W+L }
n~^SwOt~;5 #3&@FzD_P template < typename T1, typename T2 >
U{2xgNJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
luoQ#1F?sl {
oZBD.s return FuncType::execute(l(t1, t2));
$.`o
}
vIV|y>;g } ;
-#Z df| TLwxP" 37hdZt., 同样还可以申明一个binary_op
@Xo*TJB !Z$d<~Mq q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6K.2VY# class binary_op : public Rettype
rFXdxRP;M {
:j&enP5R(q Left l;
xw #CwMbbi Right r;
-XBZ1q public :
x%mRDm~- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)?rq8VO <h#*wy:o2 template < typename T >
3TwjC:Yhv2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7]VR)VA M {
F-m%d@P&X return FuncType::execute(l(t), r(t));
[q9B"@X }
{++EX2 {$frR "K template < typename T1, typename T2 >
im>(^{{r& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ln>!4i+-B) {
|
eBwcC#^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u
BEwYQB }
^'X
I%fEf } ;
<6Q^o[L jq~`rE
h9 U^PXpNQ' 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
a{8a[z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
A]BeI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Mq>
4! 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。
:;%Jm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
r^
r+h[V 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。。。
!f~a3 {;j 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@ m`C%7< 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)
%vmd2}dA 下面是修改过的unary_op
45yP {+/-Q d.&_j`\F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hUMG}< class unary_op
ifn=De3+ {
3bRxV
@0. Left l;
+5y^c|L0 j7!u;K^c public :
VEWW[T l,@>J9}Se unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y [Vd*8 x;vfmgty template < typename T >
>2#<gp3 struct result_1
vobC/m {
kK5&?)3Y: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%H\b5&
_y } ;
>.wZEQ6QK 2s}S9 template < typename T1, typename T2 >
dS1HA>c)O struct result_2
UBd+,]"f {
7-S?RU]g typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*f+s } ;
J6#h~fp v t w4,gW template < typename T1, typename T2 >
c]pz& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S9dxrm? {
Tg)F.): return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>nkVZ;tL }
G2`YZ\ ;0eVE template < typename T >
bidFBldKl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QFnuu-82" {
SS/vw% return OpClass::execute(lt(t));
OP!R>| }
HxbzFu?h c|<F8n } ;
f`4=Bl&"{ IJf%OA>v hk
!=ZE3 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
Mmz;
uy_ 好啦,现在才真正完美了。
| V(sCF 现在在picker里面就可以这么添加了:
Lv+{@) A^aY-V template < typename Right >
/3)\^Pof picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
";.j[p:gi {
WSpF/Wwc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:}_hz ) }
eX\v;~W* 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。
|0ZJ[[2 10Eun } 2>jk@~Z1:u EUSM4djL ]2u
十. bind
!v2/sq$G 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。
|2'WSAWG 先来分析一下一段例子
]Q FI> MXW1: 'n h^; int foo( int x, int y) { return x - y;}
?[#w*Am7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cPcH
8Vd bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{n>.Y-= 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。
M?8sy 我们来写个简单的。
;tQc{8O6L 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}S iR;2W 对于函数对象类的版本:
oY ~q^Y QE/kR!r template < typename Func >
'LoWp} f9 struct functor_trait
wHbmK {
`Ku:%~$/ typedef typename Func::result_type result_type;
T=/c0#Q|q } ;
gjsks(x 对于无参数函数的版本:
xjBY6Ylz a6zWg7 PN template < typename Ret >
5~pxu struct functor_trait < Ret ( * )() >
%KF I~Qk {
<IIz-6*V typedef Ret result_type;
?9xWTVa8 } ;
X:t?'41m\ 对于单参数函数的版本:
}\m.~$|[ !hJ!ck]M template < typename Ret, typename V1 >
*_YH}U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)09ltr0@" {
?o)?N8U typedef Ret result_type;
nKd'5f1
} ;
fhn$~8[_A 对于双参数函数的版本:
G5|nt#> +PBl3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[.Fm-$M- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3 }sy{Mx%9 {
E<D^j^T typedef Ret result_type;
|L89yjhWBs } ;
x?rd9c 等等。。。
I]+OYWp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s/t,6-~EH )Ko~6.:5H template < typename Func >
[c;0eFSi2 struct func_return
%<+Ku11 {
"*HEXru#B template < typename T >
cxQ %tL+S& struct result_1
^[R/W VNk {
'I}wN5` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uzb|yV'B } ;
]N\D^`iQ A.yIl`'UP# template < typename T1, typename T2 >
<}.!G>X struct result_2
;y7+ Q {
ci+ajON typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#zgO_H } ;
;|$o z{Ll } ;
5}! 36SO\
=}I=s@ u]`0QxvZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\~Ml<3Zd: m],.w M8 template < typename Func, typename aPicker >
.wlKl[lE2 class binder_1
*WFd[cKE
{
\!w | Func fn;
lF40n4} aPicker pk;
Tdz#,]Q public :
f/\S:x-B voTP,R[}85 template < typename T >
K_:2sDCaN struct result_1
N>Uxq&)! {
%q9"2]
cR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^-|~c`&}B } ;
>p;&AaXkoG c6h+8QS template < typename T1, typename T2 >
s aHY9{) struct result_2
;mGPX~38 {
gf9U<J#&C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)~ &gBX } ;
BpX` 49 &N+`O)$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
QP%Hwt]+ R?2HnJh template < typename T >
kg7bZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x(4"!# {
_6`GHx return fn(pk(t));
X%N!gy }
^,5%fl template < typename T1, typename T2 >
~ISY( & typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T\=#y {
:*DWL!a return fn(pk(t1, t2));
.jC5 y& }
:2/jI:L~ } ;
"M\rO!f: H Vhd#Q; YK$[)x\S 一目了然不是么?
3hje 最后实现bind
'jO8C2Th% !>=lah$& A=Hv}lv template < typename Func, typename aPicker >
x*=m'IM[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a^E>LJL {
jt: *Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|!7leL }
br
3-.g P2iuB|B@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
M5d EZ 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。
*n#
=3D ;mz#$"( 十一. phoenix
j)@{_tv6; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~)>.%`v& =OV5DmVmQ for_each(v.begin(), v.end(),
.0gfP4{1{ (
w9RBT(u do_
+~of# [
n5BD0q cout << _1 << " , "
|22vNt_ ]
p1i}fGS .while_( -- _1),
Ie=gI+2 cout << var( " \n " )
1q5S"=+W[ )
Uam%u );
(JnEso-V Fv$w:r]q6 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:
G,^ ?qbHg 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
^-n^IR}J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_5(p=Zc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?1Vx)j>| O{7#Xj
:_ -r_\=<( template < typename Cond, typename Actor >
v,ni9DIu class do_while
AFvv+
ss {
}U5$~,*p Cond cd;
d7QUg6= Actor act;
~]?EV?T public :
"cly99t template < typename T >
!;[cJbqnh struct result_1
fl9VokAT {
Otq1CD9 typedef int result_type;
a j
.7t=^ } ;
I5g|)Y Q I!u=.[5zdC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.'38^ PvjZoF[" template < typename T >
T<Qa`|5> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z,O-P9jC {
P0OMu/ do
H_x}- {
yENAc sv act(t);
wS&D-!8v }
2P@6Qe
? while (cd(t));
w{*V8S3h9 return 0 ;
`D=`xSEYl }
,1~zMzw ^ } ;
Vmh$c*TE /0fsn_ mQ`2c:Rn&7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
I} +up,B]o 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。
fB,eeT1v?h 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。
YN<vOv 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。
>g~IP> 下面就是产生这个functor的类:
V,'_BUl+x T9]0/> {^uiu^RAc template < typename Actor >
P{_%p<:V class do_while_actor
_JTK$\ {
U@n5:d= Actor act;
Y}t)!}p$r public :
XD0a :T) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`VUJW]wGu z#P`m,~t0 template < typename Cond >
(&r`
l&0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Sj|tR[SAoD } ;
}gt)cOaY PE/uB,Wl Y`4 LMK[] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'r\RN\PT 最后,是那个do_
H<<t^,E^.t t?PqfVSq `^'fS@VA class do_while_invoker
<%m1+%mA. {
4e AMb public :
K\8zhY template < typename Actor >
'@M"#`#0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
F.1u9) {
$@]
xi return do_while_actor < Actor > (act);
qnWM %k }
w{k ^O7~ } do_;
/EP
zT7 ~tRGw^<9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>$-YNZA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ePJ_O~c 最后来说说怎么处理break和continue
\)o.Y
zAo@ 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。
Rf>)#hn% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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