一. 什么是Lambda
Q\J,}1<`6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9<]a!:!^ 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,
7yiJ1K<bIt m^\TUj 4`2$_T$F ;ggy5?>Qu class filler
x@cN3O {
K,}w]b public :
.Nx
W=79t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g.#+z'l } ;
Rh] P8 {R&ZqEo'D ;? uC=o>Z{ 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:
a%J6f$A# vU/ D7 qG>DTKIU I8op>^N" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C@HD(..# U06o;s( EH+~].PJd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K{}4zuZ L]2<&%N2 \w)?SVp 76#.F 二. 战前分析
*"G 8 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。
{%']w 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
d\XRUO[ $-@$i`Kf/ CYB=Uq, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wc#:f8dr /* --------------------------------------------- */
Ha ZFxh-( vector < int *> vp( 10 );
bEr.nF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nY) .|\|i /* --------------------------------------------- */
de-0?6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZZ
A.a /* --------------------------------------------- */
i@<~"~>]7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/?zW<QUI /* --------------------------------------------- */
,bSVVT-b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O5 7jz= r /* --------------------------------------------- */
K a r~I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a|N0(C J35l7HH 2A$0CUMb ~2N-k1'-' 看了之后,我们可以思考一些问题:
2%]hYr; 1._1, _2是什么?
coB 6 rW 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
x|apQ6 2._1 = 1是在做什么?
%9c|%#3 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}?O[N}>,m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Yn[x #DS Jc~E"x J7a-CI_Tf 三. 动工
y-`I) w% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.wFU:y4r )Ul&1UYA ye r>
x ,e ELRzjl template < typename T >
uU+s!C9r class assignment
\!X?zR_ {
j3P RAe T value;
AZ8UXq public :
wd`R4CKhP] assignment( const T & v) : value(v) {}
-v*x V;[ template < typename T2 >
\FI^Vk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|z7dRDU}] } ;
c=t*I0-OVS Z oTNm ur xqek 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*Pb.f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tq E>Zx=X Q}uG/HI >
I%zd/q? UIw?;:Y class holder
H*qD: N {
gO{W#% public :
[oHOHp/V template < typename T >
]]V^:"ne assignment < T > operator = ( const T & t) const
anZIB {
rAatJc"0 return assignment < T > (t);
;^.9#B,< }
/2:Q6J } ;
cJq<9( 0O['w<_ !`h~`-]O 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:+pPrGj" bVmvjY4 static holder _1;
fbL!=]A*3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y_shy6"KH ?xHtn2(q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'?L%F{g/9 而不用手动写一个函数对象。
wG6FS "w1(g=n {1 HB!@%,( rH^/8|}&s 四. 问题分析
"11j$E9#\n 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。
}moz9a 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。
&@oq~j_7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e6es0D[>5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
- coy@S=.' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~g96o81V E#~2wqK 五. 问题1:一致性
Gm*Uv6?H? 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?|
NFM-)Z57 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Pb=rFas*C |=OpzCs struct holder
b2%blQgo {
/op/g]O} //
RQJ9MGw template < typename T >
$@4e(Zrmo T & operator ()( const T & r) const
.i\wE@v {
!Ba3`B5l return (T & )r;
%[+/>e/m }
S&`O\!NF } ;
V?WMj
$l< gNi}EP5> 这样的话assignment也必须相应改动:
Uc>LFX&
-B o[H\{a> template < typename Left, typename Right >
up7x)w: class assignment
QZ9M{Y/ {
ees^O{ 8 Left l;
R=DPeUy; Right r;
Cg?I'1]o6 public :
K;kLQ2) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{)jk_&c7 template < typename T2 >
}W)Mwu'W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_/8y1)I } ;
.k|-Ks|d| ^K*~
<O- 同时,holder的operator=也需要改动:
aliQ6_ \c'%4Ao template < typename T >
!}C4{Bgt* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_fe0, {
k@lXXII ? return assignment < holder, T > ( * this , t);
]qF<Zw7 }
%G^(T%q| m 7a27^b 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。
k.h^ $f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)<tzm'Rc 8:BQHYeJK return l(rhs) = r;
oO}>i0ax* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6#/LyzZq| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3 pHn_R ]
+sSg=N7i template < typename Tp >
>dcqPNDg1^ class constant_t
.w=:+msL{( {
?\l!]vu* const Tp t;
^S:cNRSW" public :
7n$AkzO0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kkG_ +Y template < typename T >
FK?mS>G6 const Tp & operator ()( const T & r) const
R0z?)uU# {
1XC*| return t;
Zt7hzW }
CiHn;-b; } ;
23,%=U 1@s^$fvW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>zN"
z) 下面就可以修改holder的operator=了
6qY\7R2+ DPR;$yV template < typename T >
z;``g"dSw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=ulr_i%Xs {
/ N*HE return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f45;fT> }
&8o : @5JLjCN 同时也要修改assignment的operator()
c4S>_qH nDwq!LEx%5 template < typename T2 >
,Uv{dG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(bM)Nd 现在代码看起来就很一致了。
?T$*5d /[p?_EX@ 六. 问题2:链式操作
#%9oQ6nO 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*tIdp`xT/T 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。
m[//_TFf] 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。
-%7Jj;yA 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。
-d\AiT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{yul.m iDyMWlV template < typename T >
yd{Y}. struct result_1
"Yc^Nc {
MxFt;GgE8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`ja`#%^\u } ;
#r78Ym'aI $4#=#aKW. 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<yPq;#z(! - I1cAt template < typename T >
YMd&To 0s struct ref
a
5~G {
/gMa" 5?, typedef T & reference;
.Bm ^3A } ;
#VP-T; Ahe template < typename T >
35-DnTv struct ref < T &>
H-nFsJ(R!c {
EN5G:hD typedef T & reference;
tU-#pB>H } ;
%N?W]vbra
z&6]vN' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n0>5'm%ES t1*BWY template < typename T >
!HT> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%B*<BgJ;4F {
ZEXj|wC return l(t) = r(t);
+8?R+0P }
QSl:=Q' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
_>Pe]3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c,{& 5yO#N2jY\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
3> n2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pGZl.OI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2Mv)0%,c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cP$wI;P 最后的布局是:
*_<SWTE Add
TV$\v@\ = / \
}+QhW]nO{F Divide 5
6qmo
ZAg / \
E#&c]9QM75 _1 3
4F1.D9u 似乎一切都解决了?不。
TYmUPS$ 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。
f0N)N}y 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。
Q
KDb 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:
c)n0D= -E,{r[Sp template < typename Right >
7><*
9iOW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R?={{+O Right & rt) const
5KA
FUR0 {
hr$VVbOho return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:"y7Weh }
?fqkM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*1 J#Mdd XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
->RF`SQu 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
nEa'e5
lg 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Np5/lPb1 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
=%#$HQ= 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?
/4f 5s#hR 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:
D
KMbs ,~ia$vI}R template < class Action >
"\R@lUx.Y class picker : public Action
]w&?k:y> {
Cs6zv>SR public :
dmTW]P2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
G74a9li@ // all the operator overloaded
]'bQ(<^# } ;
nfCd*f zei9,^
C 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。
b|V4Fp 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:
D ^T7pO BSq;RG( template < typename Right >
`hQ!*f6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}GU6Q|s[u[ {
sQ3ayB` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S:B-nI }
HnKF#<
c?3F9w# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
19YJ`(L`x 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。
VgC9'"| ;29X vhS8 template < typename T > struct picker_maker
D+vl%(g {
$M8>SLd typedef picker < constant_t < T > > result;
C\hZ;Z1 } ;
Zia|`}peW template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
U}C#:Xi>$ {
zdpLAr typedef picker < T > result;
OrKT~JQVC& } ;
6jy n,GU j}x
O34 下面总的结构就有了:
e>i8 =U`; 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。
{1-CfQ0
8 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。
O]4
x;`) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:R _#'i 至此链式操作完美实现。
+ouy]b0`t >i#_)th"U! '%|20j 七. 问题3
KohQ6q 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。
5yN8%_)T eABdye template < typename T1, typename T2 >
Xy(SzJ% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D*2p {
pmpn^ZR return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sR0e&Y }
A1 s=;qr +/UXy2VRt$ 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:
Le$u$ulS KA*l6`( template < typename T1, typename T2 >
Q!A3hr$IF struct result_2
'frL/[S {
p/^\(/\]) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kBQenMm } ;
:
1f 5;]%N 3x;y}:wQa 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?
C9;X6 这个差事就留给了holder自己。
`] dx% {p_vR/yN #o |&MV_j template < int Order >
#*aGzF class holder;
@Y<ZT;J template <>
>*Z{@1*h class holder < 1 >
f8_UIdM7 {
yp/V8C public :
t-gNG!B template < typename T >
hq[gj?P struct result_1
v>cE59('0 {
k2,oyUT=S typedef T & result;
x%?*]*W } ;
,8 -_=* template < typename T1, typename T2 >
{O,M}0Eg struct result_2
F3r {
Ru\Lr=9 typedef T1 & result;
JX,#W!d } ;
3ijI2Zy template < typename T >
NCpn^m)Q} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bqwW9D( {
Mh/>qyS*2 return (T & )r;
"Ohpb!J9 }
x]01j4HJ template < typename T1, typename T2 >
~ z&A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E#F9<=mA) {
oHFDg?Z` return (T1 & )r1;
Z.OrHg1 }
.p*D[o2 9 } ;
AT'$VCYC( vrO$8* sy template <>
,(kXF: class holder < 2 >
9^*YYK}% {
='||BxB public :
A VG`r2T template < typename T >
v.&*z48 struct result_1
}eRG$)' {
~I^[rP~ typedef T & result;
(GOrfr } ;
"?(Fb_}i template < typename T1, typename T2 >
\kGtYkctZ struct result_2
7tO$'q*h {
nVA'O typedef T2 & result;
J9t? ]9.,: } ;
Z/UVKJm>: template < typename T >
|a:VpM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Uht:wEr {
N}<U[nh' return (T & )r;
.wOLi Ms }
JkDZl?x5 template < typename T1, typename T2 >
'Mhdw} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W_n.V" hN {
{%~Ec4r return (T2 & )r2;
hg/&[/eodm }
d?X6x } ;
NGZ>: 2jBE+k"M eZkz 1j~ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
-t#a*?"$w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
QjbPBk Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|3o@IuGt zd]L9 _ return l(i, j) = r(i, j);
eL4@%
]o 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,/U9v~ zszx@`/3 return ( int & )i;
~7lvY+k)< return ( int & )j;
*fX)=?h56 最后执行i = j;
UimZ/\r 可见,参数被正确的选择了。
`3s-\> y+x>{!pw j !n> d KA2B3\ 3<E$m* 八. 中期总结
xF31%b`z: 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:
7B :aJfxM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oob0^}^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/Loe y
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}=4".V`-o 64s;6= _(
Cp oIgj)AY< j"=jK^ m,q<R1 九. 简化
bv];Gk*Z- 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。
>p:fWQ6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
O:R{4Q*5 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:
$QnfpM%+= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0P
>dXd)T +-*/&|^等
yln.E vJjD 2. 返回引用。
E:OeU_\ =,各种复合赋值等
AtYYu 3. 返回固定类型。
Tr!X2#)A! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N^at{I6C 4. 原样返回。
KPqI( operator,
Im#$iPIvT 5. 返回解引用的类型。
4 l(o{{ operator*(单目)
*r3vTgo$ 6. 返回地址。
y~ LVK8 operator&(单目)
y>PbYjuIU 7. 下表访问返回类型。
@>ZjeDG> operator[]
e:R[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UGgi) operator<<和operator>>
t9{EO#o'k yh<aFYdk 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。
=,]M$M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r&RSQHa) ^Y |s^N template < typename Left >
=c4U%d2 struct value_return
J6P
Tkm}^ {
q;JQs:U! template < typename T >
;hDr+&J| struct result_1
HPB1d!^ {
)YnN9"8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mYX) =B{ } ;
$Yc9><i ^f]pK&MAmN template < typename T1, typename T2 >
WLb7]rCTp struct result_2
?sE21m?b- {
gV BV@v!W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$!w%= } ;
(%, ' } ;
@su,w,xLS nX'.'3 ".IhV<R 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.}s a2- WH*&MIjAr/ 下面我们来剥离functor中的operator()
4Rq"xYGXh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Z0KA4O$eL Cv33?l-8%_ return l(t) op r(t)
*^()el,d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
471}'3 return op l(t)
*uR'eXW return op l(t1, t2)
cB^lSmu5 return l(t) op
L zC~> Uj return l(t1, t2) op
O*7
pg return l(t)[r(t)]
f0+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DK;-2K g=8e.Y*Fr 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:
?Fu.,srt 单目: return f(l(t), r(t));
5N0H^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g>f394j 双目: return f(l(t));
8qveKS]vZ return f(l(t1, t2));
zT8K})# 下面就是f的实现,以operator/为例
T8LwDqio F_`Gs8-VH struct meta_divide
iDr0_y*t {
we3t,?`rk7 template < typename T1, typename T2 >
3@*8\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
u#<]>EtbB {
1)y}.y5S return t1 / t2;
(X/JXu{ }
"^`AS"z' } ;
62) F v80e]M! 这个工作可以让宏来做:
he@swE& 3V]a "C
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|>)mYLN!y template < typename T1, typename T2 > \
gC.T5,tn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
qI9 BAs1~} 以后可以直接用
lKcnM3n
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6*tGf`Pfdw 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
lx SGvvP4 (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。。。)
cqDnZ`|6 G(i/ @>l wB@A?&UY 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
,O(uuq &I8ZVtg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L`6`NYR class unary_op : public Rettype
(#~063N,# {
+}]xuYzo Left l;
hdzaU&w public :
p6p_B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hI$an%Y( A]1](VQ)4 template < typename T >
oVdmgmT.Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<>cajQ@ {
G6FknYj return FuncType::execute(l(t));
DwPl,@T_i\ }
qmhHHFjQ Em;zi.Y+V template < typename T1, typename T2 >
.3#Tw'% G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iM-@?!WF {
NR" Xn7G return FuncType::execute(l(t1, t2));
hz!.|U@,{< }
{dDU^7O } ;
Q =Z-vTD+ j1)w1WY0@ :7gIm|2"] 同样还可以申明一个binary_op
{8eNQ-4I _:J!
|' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q4{ 6@q class binary_op : public Rettype
yd$y\pN=< {
K\#+;\V Left l;
h1xYQF_`Z Right r;
S[Et!gj: public :
/n_N`VJ7H binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HjrCX>v lq74Fz&( template < typename T >
^c*'O0y[D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s&4Y+dk93 {
&}<IR\ci return FuncType::execute(l(t), r(t));
$4m{g"xL }
z?7pn}- Lq:Z='Kc template < typename T1, typename T2 >
]`%cTdpLj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C
7v
8 {
:7'anj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>Gkkr{s9 }
=Z 2sQQVS } ;
tq{
aa rc"yEI-``" qSON3Iid 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
^vUdf.n9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9!tRM- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
."${.BPn~ 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。
6H@=O1W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]O^!P,l)" 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。。。
g94NU
X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"~tEmMz 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)
b1-JnEc 下面是修改过的unary_op
=KkHck33 JVRK\A|R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6u7>S? class unary_op
nCt:n}+C7 {
>#SQDVFf Left l;
."dmL= X=lOwPvP public :
|VIBSty2d k z<We/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VgOj#Z?K ds`a6>746 template < typename T >
bV}43zI. struct result_1
vI4St; {
t ;(kSg. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wJip{ } ;
{{j?3O // Wcbb3N$+ template < typename T1, typename T2 >
+PjH2 struct result_2
vV8}> {
_jp8;M~Z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F9N)UW:w } ;
M%Ov6u<I8 tT'+3 template < typename T1, typename T2 >
aB.`'d)V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7cH[}v`pn {
%c):^;6p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]*?qaIdqu }
|:C=j/f '6WaG
hvO template < typename T >
1qtu,yIf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(h%!Kun {
T0i_X(_ return OpClass::execute(lt(t));
]oj
2 }
:Fm)<VN" L9(fa+$+# } ;
Ga"t4[=I p3&w/K{L6w G}d@^9FkE 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
r\Zz=~![< 好啦,现在才真正完美了。
;kY'DKL( 现在在picker里面就可以这么添加了:
!>+YEZ" |d&a&6U: template < typename Right >
*22}b.) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>zVj+ {
QOMh"wC3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{'T=&`&OF }
Q
u{#4qToA 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。
1t6VS 3 5\lOZYHX mJp)nF8r~ <GT&q <4w |}t[-a 十. bind
;vnG 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。
\^i/: 先来分析一下一段例子
C[gy{40} CNQ>J`4 yc?+L;fN int foo( int x, int y) { return x - y;}
C[z5&
x2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
t[|^[%i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q3n(Z 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。
Hn+w1v&3 我们来写个简单的。
rfku]A$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>d%;+2 对于函数对象类的版本:
dX?8@uzu Q)#+S(TG template < typename Func >
lku}I4 struct functor_trait
QE1DTU {
eJlTCXeZ| typedef typename Func::result_type result_type;
3!ZndWSHV } ;
A@^Y2:pY 对于无参数函数的版本:
d#'aT mu! -AWL :< template < typename Ret >
eX;C.[&7;8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
CvS}U% {
Z(k7&^d typedef Ret result_type;
)OpB\k } ;
d ]R&mp|' 对于单参数函数的版本:
wGr5V!
!*5vXN template < typename Ret, typename V1 >
3=SIIMp7= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)*Xd {
*z&m=G\ typedef Ret result_type;
/{QR:8}-Q } ;
l.NV]up+ 对于双参数函数的版本:
b;A(6^V u czOSd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'[g@A>xDvW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R-5EztmLae {
XpFW(v typedef Ret result_type;
;n0VF77>O } ;
h2<Y*j 等等。。。
JL.noV3q$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=wE1j Pv,Q*gh` template < typename Func >
LX5, _`B struct func_return
]#x!mZ! {
b+7!$ template < typename T >
Y=94<e[f" struct result_1
fsRRnD {
<_(UAv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
av~dH=&= } ;
&iYy XqX6UEVR4 template < typename T1, typename T2 >
9[31EiT struct result_2
6_1v~# {
|:Q`9; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+a7J;-| } ;
rRgP/E#_ } ;
ksb.]P d. Twl>Pn> !A@Ft}FB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jr,j1K@_t OcWy#,uC
template < typename Func, typename aPicker >
t{A/Lq9AM class binder_1
lM/)<I\8 {
Ni bOtIZ Func fn;
,z8<[Q-# aPicker pk;
vK@t=d public :
L!2BE[~ +OM`c7M: template < typename T >
EdgcdSb7 struct result_1
,j^z]; {
<B"M} Y>_P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N3 O~_=/v? } ;
1T96W :
~m@v ~= template < typename T1, typename T2 >
dB`3"aSN7 struct result_2
uj
6dP {
(x"TM),Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`*Ar6 } ;
&T"X
kgU5 hqr V {c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
t.f#_C\ mV\QZfoF template < typename T >
L&*/s&>b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%UV'HcO/gp {
BM6 J return fn(pk(t));
AiMD"7
)c }
E}&Z=+v} template < typename T1, typename T2 >
F^knlv' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kWkAfzf4a {
YTWlR]Tr6? return fn(pk(t1, t2));
~x}/>-d }
>'\cNM~nf } ;
mI;#Zq_j ? dD<KCbP, 5yC$G{yV 一目了然不是么?
HZ>8@AVa\ 最后实现bind
WrzyBG_ ah1DuTT/G 8+gti*C?\ template < typename Func, typename aPicker >
%x Xib9J picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
io8c[#"uU {
f[}N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n4* hQi+d }
1a|Z !Vzi ?=C?3R 2个以上参数的bind可以同理实现。
<[N"W82p 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
w"p,6Ew R['k&jyi 十一. phoenix
JYQ.Y!X1O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7x,c)QES` 67916 for_each(v.begin(), v.end(),
z@\r V@W5 (
* &iSW~s do_
[5KzawV [
HkH!B.H] cout << _1 << " , "
^Md]e<WAp ]
WGG
Va .while_( -- _1),
mn5"kYy? cout << var( " \n " )
M@LI(; )
!kzC1U );
}M9R5!=q +W= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=e<;B_~. 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
iymOq9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W`$D*X0*o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|(mr&7O -]!m4xvK v7;zce/~ template < typename Cond, typename Actor >
,}9 G|$ class do_while
*)PCPYB^ {
bC[TLsh7{2 Cond cd;
%j
'_I\ Actor act;
>,ThIwRN public :
+@:$7m(V template < typename T >
LdSBNg#3 struct result_1
.iDxq8l {
vSu|!Xb] typedef int result_type;
pt`^4} } ;
%]~XbO K2=`. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
pI__<
l?_h(Cq< template < typename T >
i{['18Q$F3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OK=lp4X {
8XwZJ\5 do
"X\|!Mxh {
X)-9u 8 act(t);
.I6:iB }
}7`HJ>+m)H while (cd(t));
H<^*V8J 'w return 0 ;
$Vu%4kq }
]e*Zx;6oi } ;
81O\BO.T u!&w"t61Nd OHz>B!` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/zB;1%m- 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
H(eGqVAq, 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
M7$ h 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。
Mn<G9KR 下面就是产生这个functor的类:
y;0k |C !OM
P] .d\<}\zZ7J template < typename Actor >
GrwoV~ class do_while_actor
ul{u^ j {
buIy+ Actor act;
[G(}`u8w" public :
_`Ojh0@00 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
WK{{U$:$ &e#>%0aS template < typename Cond >
<NIg`B@ 's picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/7EeM{,~ } ;
3YtFO;- ;n-)4b]\ i Sm5k:7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
mw^Di 最后,是那个do_
SUSam/xeg" Fv[. %tW <tT*.nM\ class do_while_invoker
-3YsrcJi {
|sM#nhxK public :
(9;qV:0` template < typename Actor >
Gi<ik~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6 (:^>@ {
X>i`z return do_while_actor < Actor > (act);
Ch`nDIne }
(<u3<40[YN } do_;
vV2px aFI?^"L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,bv?c@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3
cd5g 最后来说说怎么处理break和continue
d+9T}? T:* 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。
R]oi&"H@r) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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