一. 什么是Lambda
!'()QtvC< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*OT6)]|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,
FL+^r6DQ fD#VI n"'1. D_%y&p?<Ls class filler
777N0,o( {
);*A$C9RA public :
^@'LF
T) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
LY%`O#i. } ;
xA DjQ%B 2-9'zN0u }%B^Vl%ZZ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
YPraf$ 1k2+eI !A(*?0` R&13P&:g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)vB,eZq @<5?q:9.8 &<Bx1\ ~V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#\kYGr-G) b$kCyOg /jdq7CF ]Ma2*E!p 二. 战前分析
E"D+CD0 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:zk69P3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fHek!Jv. Y4]USU!PA )x1LOMe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9IgozYj /* --------------------------------------------- */
^zPa^lo- vector < int *> vp( 10 );
&BnK[Q8X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?Xscc mN /* --------------------------------------------- */
w,(e,8#: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
okx~F9 /* --------------------------------------------- */
%/17K2g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4-@D` ,3L /* --------------------------------------------- */
9ZjSM,+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)BR6?C3 /* --------------------------------------------- */
RI_:~^nO{r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Vk/CV2 5I,5da [U_Su, ,/n<Qg"` 看了之后,我们可以思考一些问题:
rWKc,A[ 1._1, _2是什么?
Fw!CssW 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
h$)},% e 2._1 = 1是在做什么?
1df}gG 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。
]K'iCYY 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。
trL:qD+{( y#HDJ=2 Mq!03q6 三. 动工
2x-67_BHY= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z)cGe1?q ;C=C`$Q FBpf_=(_1 n:cre}0. template < typename T >
>]?!c5= class assignment
xh[De}@ {
5/-{.g T value;
$i&u\iL public :
zmk# gk2H assignment( const T & v) : value(v) {}
<`8l8cL template < typename T2 >
..RCR_DIp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W%@L7 xh } ;
}r:H7&|& y'ULhDgq^B [UN`~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L=W8Q8hf 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?k)(~Y&@p dLQV>oF HY[eo/nM1d Y@'ug N|[C class holder
FV|/o%XqK {
Y <;A989D public :
CCp&P5[67 template < typename T >
_:4n&1{.E assignment < T > operator = ( const T & t) const
ni$7)YcF {
'(M8D5?N- return assignment < T > (t);
__jFSa`at }
c%,~1l } ;
^M60#gJ -z%|
Jk zx 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`* !t<?$i Dg]( ?^ static holder _1;
sG{hUsPa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xB=~3 *gHGi(U(U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1RC(T{\x 而不用手动写一个函数对象。
V6%J9+DK dY>oj<9 FbRq h| !Oj].
WQ
四. 问题分析
871taL= 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。
p]z
* 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。
h"<-^=b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ar@"
K!TS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y>}[c
下面我们可以对这几个问题进行分析。
8t3,}}TJ #P8R 五. 问题1:一致性
/DPD,bA 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?|
_G]f
v' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3LKL,z E;7vGGf] struct holder
XD>(M{~ {
*T(z4RVg //
=m{]Xep template < typename T >
9z)p*+rUK T & operator ()( const T & r) const
EMyMed_ {
"p<B| return (T & )r;
|> mx*G }
Y_qRW. k } ;
te
e 8sm8L\- 这样的话assignment也必须相应改动:
u_+64c_7 pJ*x[y template < typename Left, typename Right >
1an?/j, class assignment
qi!Nv$e {
":t'}Eg=6 Left l;
1t" Right r;
vMBF7Jfx public :
,'~8{,h5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D@5Ud)_ template < typename T2 >
t;ZA}>/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l#!p?l } ;
>^vyp! 4{!7T 同时,holder的operator=也需要改动:
-*;-T9 6 w"-& template < typename T >
0FL PZaRP assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Q&p'\6~ {
|VlQ0{
return assignment < holder, T > ( * this , t);
?V3kIb }
/uXEh61$8 (`z`ni 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Iu<RwB[#Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
lRIS&9vA3 X?p.U return l(rhs) = r;
z:
x|;Ps! 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
<$#;J>{WV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)ad-p.Hus ryk(Am< template < typename Tp >
:BIgrz"Jz class constant_t
I/F3%'O {
~7$NVKE const Tp t;
})zYo 7 public :
Sb9O#$89 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v/\in'H~ template < typename T >
6Dx^$=Sa$ const Tp & operator ()( const T & r) const
8SJi~gV {
3_AVJv
;N return t;
DOk(5gR }
?8{x/y: } ;
;ALkeUR[ BKiyog 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8efQ-^b. 下面就可以修改holder的operator=了
vMDX hcQky/c\#b template < typename T >
?3X(`:KB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`pB]_"b {
W7k0!Grrl return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
38I .1p9 }
9_~[ %Ls5:Z= 同时也要修改assignment的operator()
{
S]"-x f{m,?[1C, template < typename T2 >
YPq4VX, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A7|CG[wZ 现在代码看起来就很一致了。
-#9Hb.Q; !uoQLiH+ 六. 问题2:链式操作
-AJ$-y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Nb[zm|. 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;w\7p a 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^rHG#^hA 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
qHAZ)Tz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1;e"3x" IvW%n(a8^ template < typename T >
gM0^k6bB8 struct result_1
47GL[ofY {
?Aewp$Bj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
BdK2I!mm } ;
2+Y8b::
zK*zT$<l 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
0n'~wz"wB FuA8vTV{ template < typename T >
SO~]aFoYt struct ref
>z(AQ {
li U=&wM> typedef T & reference;
13:yaRo } ;
0<,Q7onDD: template < typename T >
~If{`zWoC struct ref < T &>
>.tP7= {
I6k S1 typedef T & reference;
M-K.[}}-d } ;
tt|v opz B@:11,.7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r35'U#VMk? l> Mth+,b template < typename T >
qWQ7:*DL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3?}W0dZ$d {
yf KJpy return l(t) = r(t);
d )}@0Q }
BQs~>}(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。
[P,/J$v^~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Cb{n4xKW6
D<.zdTo 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
z_Nw%V4kr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
uSAb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.^?^QH3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
JOR ?xCc 最后的布局是:
+npcU:(Kg Add
@iW^OVpp<8 / \
rm-6Az V Divide 5
:sMc}k?9S / \
q}nL'KQ,n _1 3
jq4'=L$4 似乎一切都解决了?不。
#4WA2EW 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。
efK)6T^p 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。
dIOj]5H3F 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:
N|pyp*8Z 80/6-_g( template < typename Right >
v7"Hvp3w assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
pB3dx#l Right & rt) const
JD\:bI {
+O@v|}9"w3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$] js0)> }
&"90pBGK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U9om}WKO 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。
rKP;T"?; 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。
oEqt7l[I{ 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。
lS`hJ: 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。
$
}u,uI 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?
aZe[Nos 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:
_;A?w8z zH0{S.3k template < class Action >
u}Q@u!~e9 class picker : public Action
W^c> (d</ {
Vx]{<}(gr public :
y.zS?vv2g picker( const Action & act) : Action(act) {}
HWr")%EhD // all the operator overloaded
PV2cZ/ } ;
hL\gI(B qlT'gUt=H 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。
-3M6[`/ 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:
0n<t/74 u&iMY3= template < typename Right >
lP@/x+6tg picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cuJ%;q=; {
BF*]l8p return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bn7~ p+N }
zSYh\g" XO)|l8t#$= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^&o38=70* 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
(6C%w)8' QR!8 n template < typename T > struct picker_maker
ub|tX 'o {
Ok-*xd typedef picker < constant_t < T > > result;
E(i<3U"4h[ } ;
Q\H_lB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x(e=@/qp {
%ZF6%m0S typedef picker < T > result;
_)q,:g~fu } ;
1D
/{Y bg\~" 下面总的结构就有了:
q?x.P2 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
I("J$ 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。
0K-jF5i$` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r)jj]$0 至此链式操作完美实现。
;cBFft}D )v!>U<eprD ,+0>p 七. 问题3
W/PZD ( 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
"{0
o"k pKrol]cth8 template < typename T1, typename T2 >
,|4%YaN.3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G]fl33_}l {
eMf+b;~R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|V2+4b, }
Ju$vuEO W&[}-E8<Y 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:
B]K@'# f`X#1w9 template < typename T1, typename T2 >
m/"\+Hv struct result_2
n<;TBK {
Z6<vLc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n/_cJD\ } ;
[c@14]e 4'pg>;*. 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?
P7n+@L$ 这个差事就留给了holder自己。
L3M]06y :F:<{]oG_ 9?)r0`:# template < int Order >
jV^Dj class holder;
kI974:e42 template <>
!m"(SJn" class holder < 1 >
8S1%;@c {
L 6){wQ%c public :
a_5 `9B L template < typename T >
dB7E&"f struct result_1
h 5Y3
v {
!*wK4UcX" typedef T & result;
v~:$]a8 } ;
M>df7.N7%P template < typename T1, typename T2 >
{ U a19~'> struct result_2
9V&%_.Z {
(S+tQ2bt typedef T1 & result;
xq',pzN } ;
8o~<\eF% template < typename T >
7~[1%` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`Nnqdc2 {
f<A Bs4w return (T & )r;
vkan+~H }
X%!#Ic]Q template < typename T1, typename T2 >
k*\=IacX0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w/s{{X<bF {
'j];tO6GfC return (T1 & )r1;
-\@&^e }
z#b31;A@$ } ;
6vz9r)L ^ MkT"> template <>
}2M2R}D class holder < 2 >
):C4"2l3 {
5:SfPAx public :
8%Zl;;W template < typename T >
W&y%fd\&3 struct result_1
+ib72j%A {
dI&2dcumS typedef T & result;
Kx 6_Vp } ;
67 >*AL template < typename T1, typename T2 >
M")v ph^ struct result_2
4O[T:9mn0 {
f+Nq?GvwBQ typedef T2 & result;
iUqL / } ;
q%#dx4z& template < typename T >
@jg*L2L6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ptGM' {
|_ HH[s*U return (T & )r;
3+"z }
yef@V2Z+ template < typename T1, typename T2 >
eu~WFI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yWu80C8q {
(Ac
'}O return (T2 & )r2;
u!mUUFl }
1p>5ZkHb } ;
I(ds]E
;_E h9LA&! K~AQ) ]pJI 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> >。
+LV~%?W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
N54U
[sy 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
s$J0^8Q~i ^.Vq0Qzy] return l(i, j) = r(i, j);
tlu-zUsi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K[PIw}V$?: OT{wqNI return ( int & )i;
%7pT\8E5 return ( int & )j;
uG&xtN8 最后执行i = j;
|i7|QLUT 可见,参数被正确的选择了。
=9 FY;9 n
!]_o phwk0J]2 |2AK~t|t 5`*S'W}\> 八. 中期总结
Xa\{WM==; 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:
i[H`u,%+( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O8TAc]B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)FGm5-K@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
su>GeJiPW DG}t! 3iJ4VL7 +'Pf|S 7"wr8
IM|VGT0 九. 简化
ie{9zO<d 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
u.x>::i& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
03L+[F&"? 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:
7'z{FSS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8-3]Bm! +-*/&|^等
5Jh=${ 2. 返回引用。
@v\Osp t= =,各种复合赋值等
[U.3rcT"N 3. 返回固定类型。
Vb az#I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3#`_t :"A 4. 原样返回。
r ) ;U zd operator,
Pp3<K649 5. 返回解引用的类型。
d5T M_C operator*(单目)
XdjM/hB{fD 6. 返回地址。
\]dx;,T operator&(单目)
X|fl_4NC> 7. 下表访问返回类型。
q}p&<k operator[]
~VYZu=p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
| s%--W operator<<和operator>>
XFKe6: s.`:9nj 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。
b6Pi:!4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?~c=Sa- }5
^2g!M template < typename Left >
z)p(
l! struct value_return
rT7W_[&P {
IA I!a1e! template < typename T >
1=:=zyEEo struct result_1
mrWPTCD{ {
p^QZGu-.W typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j}O~6A>| } ;
~SUrbRaY> Y1fcp_]m template < typename T1, typename T2 >
'/M9V{DD88 struct result_2
-E{D'X {
U[7 &
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Rr#Zcs!G } ;
!jlLF:v|1A } ;
Y\s ge N~NUBEKcp >}<1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E,IeW {6s r+v?~m! 下面我们来剥离functor中的operator()
0C!f/EZK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>D]g:t@v lRA=IRQ] return l(t) op r(t)
Gbj^o o return l(t1, t2) op r(t1, t2)
U<<@(d%T return op l(t)
r~rft w return op l(t1, t2)
.cks){\ return l(t) op
fh%|6k?#M return l(t1, t2) op
m&S *S_c return l(t)[r(t)]
}jE[vVlRw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H@,h$$ |WP}y-Au 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:
tzIcR
#Z 单目: return f(l(t), r(t));
jxc^OsYj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m3T=x = 双目: return f(l(t));
c'|](vOd] return f(l(t1, t2));
*jQ?(Tf 下面就是f的实现,以operator/为例
4og/y0n,l" x-nO; L-2p struct meta_divide
G0%},Q/ {
Rf4}((y7Y\ template < typename T1, typename T2 >
33},lNS| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
iW%~>`tT {
8sus$:Ry return t1 / t2;
X 0vcBHh }
,,G[360 } ;
/7N&4FrG q-hR EO 这个工作可以让宏来做:
WAt= T3 [s{ B vn
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xovsh\s template < typename T1, typename T2 > \
rnyXMt.q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}]i.z:7+ 以后可以直接用
@{>0v"@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"wy2u~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
oGRd ;hsF (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
E1j3c
:2 m'zve%G JIiS/]KQ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
F| jl=i =Y- .=}jp; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
NkV81? class unary_op : public Rettype
Vk> & {
BCfmnE4% Left l;
@O`T|7v public :
ck< `kJ`b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P;`Awp? ;}Ei #T,D template < typename T >
Q=61.lP6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5sANF9o! {
8_VGB0~3i return FuncType::execute(l(t));
g< xE}[gF }
q3vv^~ ?[uHRBR' template < typename T1, typename T2 >
! 1Hs;K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KL6B!B{; {
%JHv2[r^P return FuncType::execute(l(t1, t2));
K {kd:pr }
iZLy#5(St } ;
1>uAVPa H$ %F0'0 {P_i5V? 同样还可以申明一个binary_op
:C>iV+B j h% KEg667 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}hsNsQ class binary_op : public Rettype
D>8p:^3g {
v6|j.; Left l;
a4.w2GR Right r;
-wrVEH8 public :
R `Fgne$4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<S=(`D .'&pw}F template < typename T >
&XV9_{Hm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c~4Cpy^ {
-b
iE return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z.&/,UU:4 }
/{: XYeX Ge/K.]>i template < typename T1, typename T2 >
`Th~r&GvF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#6vf:94 {
!d<R=L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
KJV8y"^=Q }
<T?-A}0uO } ;
G^tazAEfo NTD1QJ _?:jZ1wZ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
:o'|%JE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Yb^e7Eug DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%VFoK-a 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/='0W3+o*L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zt:
!hM/Vt 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
%'ah,2a% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jhf#
gdz% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<!g]q1 下面是修改过的unary_op
,{!,%]bC "d:rPJT)(@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r}&&e BY
f class unary_op
]}PXN1( {
r@}`Sw]@ Left l;
g3c<c S^l ?5J#
yn public :
Ij7P-5=< OA*O = unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r) x z`IW[N7Z template < typename T >
!DzeJWM| struct result_1
+Ps.HW#NY {
h\UKm|BZ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|dLr #+'az } ;
?/OF=C# kW)3naUf< template < typename T1, typename T2 >
tO{{ci$-T struct result_2
F|eWHw?t {
zawu(3?~)5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y<kUGsD } ;
q4[8\Ua ^T!Zz"/: template < typename T1, typename T2 >
84QOW|1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xcr2| {
#zTy7ZS,0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[(@K;6o }
llP
V{ 6 X~ ><r template < typename T >
PP$sdmo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i8V\ x> 9 {
9$\s
v5 return OpClass::execute(lt(t));
Q4m>
3I }
D+3?p 20V~?xs~ } ;
d}4NL:=& rNq*z, M YF
^zheD 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
Uw("+[ 5O0 好啦,现在才真正完美了。
-5b|nQuY 现在在picker里面就可以这么添加了:
T&_&l;syA Ab ,^y template < typename Right >
xn3 _ED picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2&V>pE {
cF8
2wg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`[sFh%: }
ie6c/5 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。
wtek5C^ VO:4wC"7 G x[ZHpy; RE;A0E_3 zvV&Hks- 十. bind
GM6,LzH 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。
/Sj~lHh 先来分析一下一段例子
L~6%Fi&n4 )$n%4 : n)kbQ] int foo( int x, int y) { return x - y;}
I_<VGU k bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q~(Gll; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
x]c8?H9,& 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^&?,L@fW 我们来写个简单的。
>$ZG=& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
UGPDwgq\v 对于函数对象类的版本:
uxf,95<g) f)*"X[)o template < typename Func >
>1sa*Wf struct functor_trait
OBAO(Ke {
@)U.Dbm typedef typename Func::result_type result_type;
j*DPW)RkKX } ;
GY]P(NU 对于无参数函数的版本:
N1~bp?$1 h0PDFMM< template < typename Ret >
)=~&l={T struct functor_trait < Ret ( * )() >
w jkh*Y {
hObL=^F typedef Ret result_type;
.==D?#bn } ;
Q>{$Aqc,e 对于单参数函数的版本:
~tp]a]yV !zE{`Ha~ template < typename Ret, typename V1 >
7H3v[ f^Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8Rj5~+5 {
DhM=q typedef Ret result_type;
'8q3ub<\ } ;
"h+Z[h6T 对于双参数函数的版本:
6^b)Q(Edut Av.tr&ZNb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*$eH3nn6g struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
='m$O {
=<n ]T; typedef Ret result_type;
9\_s&p=:. } ;
# ?2*I2_ 等等。。。
HgQjw! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
oYu xkG V"#0\|]m template < typename Func >
vvxxwZa=O struct func_return
c-$rB_t+ {
1bV
G%N template < typename T >
Nh!`"B2B struct result_1
R
(f:UC {
..`c# O& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tyR?A>F4 } ;
|Rfj
0+ i<ES/U\ template < typename T1, typename T2 >
NljpkeX' struct result_2
`
i[26Qb {
-gs
I:-Xo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@8W@I| } ;
~-'2jb*8 } ;
>6C\T@{lJ fV"Y/9}( 9~UR(Ts}l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pf8'xdExH) (:bf m template < typename Func, typename aPicker >
k[x-O?$O@ class binder_1
\:m~
+o$<- {
[Hx}#Kds Func fn;
5Dkb/Iagi aPicker pk;
2U./
Yfk\ public :
S|=)^$: P@O_MT template < typename T >
]xvA2!)Q struct result_1
34k(:]56| {
P,S!Z&! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#5;4O{ } ;
1|*% Gyu =} template < typename T1, typename T2 >
#)D$\0ag struct result_2
@bkSA {
4xx?x/q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OG IN- } ;
a"O9;&};& (4l M3clF binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@6 jKjI w#(E+s~} template < typename T >
p<a~L~xH6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|b
Z
58{} {
AxJf\B8 return fn(pk(t));
t I+]x]m+ }
pv|D{39Hs template < typename T1, typename T2 >
TGPdi5Eq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
78z/D|{" {
5tbi}; return fn(pk(t1, t2));
b#e|#!Je }
Q!Dr3x } ;
UJX5}36 b |Ed@C kZ_5R#xK 一目了然不是么?
$_Lcw"xO 最后实现bind
4s&koH(x vw
q Y;7 BYDOTy/%nJ template < typename Func, typename aPicker >
LTY(6we- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U}`HN*Q.q {
.!Q[kn0a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
i*vf(0G }
PsMCs|* EEp,Z` 2个以上参数的bind可以同理实现。
ab5z&7Re6 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。
Q[F$6m%o \\Huk*Jn{ 十一. phoenix
b{d@:" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\.dvRI' A=k{Rl{LA for_each(v.begin(), v.end(),
*7o( (
<Cw)S8t do_
%<8lLRl [
{aWTT&-N cout << _1 << " , "
]MP6VT ]
50.cMms .while_( -- _1),
auTApYS53 cout << var( " \n " )
aD@sb o )
>\ :kP>U );
Hinz6k6! 8I'c83w 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
t .&YD x 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@O/-~,E68 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!PI& y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
EC2KK)=n} r(IQ)\GR %B$~yx3# template < typename Cond, typename Actor >
HgP9evz,0 class do_while
Lmx95[#@a {
%SL'X`j Cond cd;
R g7 O Actor act;
-aPvls public :
J)iy6{0" template < typename T >
'Jww}^h1 struct result_1
iw <2|]>l {
eDR4c% typedef int result_type;
n5X0Gi9 } ;
qr[H0f] mr]IxTv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rYbb&z!u ~{hcJ:bI template < typename T >
E`3yf9" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IPK. {
tY^ MP5* do
%Ji@\|Zkf {
xwr<ib: act(t);
>L F
y:a }
5_@ u Be~ while (cd(t));
01VEz
8[\ return 0 ;
y<bA Y_-[ }
h0ufl.N_% } ;
Sdl1k+u FMCX->}$ X(nbfh?n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=l?F_ 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。
qi7(RL_N 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。
^W|B Xxo 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。
s*<\mwB 下面就是产生这个functor的类:
5(0f"zY 7/nnl0u8 jEwfa_Q% template < typename Actor >
bM[!E 8dF class do_while_actor
c+:LDc3!Gb {
I^>m-M. Actor act;
^sz4-+> public :
$\BRX\6(- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ag Za+a ^.5`jdk template < typename Cond >
(\^| @ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g. const
"Uy==~ {
6")co9 return do_while_actor < Actor > (act);
FwU*]wx|{ }
Y{yN*9a79 } do_;
c5~d^ (x7AV$N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o(iv=(o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%si5cc? 最后来说说怎么处理break和continue
q^nSYp# 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。
-cW`qWbd 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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