一. 什么是Lambda
W{!GL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
LCMCpEtY*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,
x{';0MkUV -1 Ok_h" RiX~YLeM u79,+H@ep class filler
ZfYva(zP{Q {
^ A`@g4! public :
O8drR4Pt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SuU_psF
} ;
zrg#BXj7
uYv"5U]MFv ?-`G0 ( 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:
v9qgfdBS5 @GpM4>: dE[nPtstb &eHhj9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|_^A$Hv I*Q^$YnM N5%zbfKM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9j;L- "X }@VT= l"#}g%E L-T3{I,3 二. 战前分析
mu?6Phj 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。
boJ 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
5 uU.K3G7 Ikn)XZU^ [?vn>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|%@.@c /* --------------------------------------------- */
D/
SM/
vector < int *> vp( 10 );
$\
0d9^)& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
UtebSQ+h\ /* --------------------------------------------- */
1j7sJ" * sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?/@~d /* --------------------------------------------- */
K5fL{2V? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IP 9{vk /* --------------------------------------------- */
u::2c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"XEKoeG{ /* --------------------------------------------- */
1UHStR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
61W
ms@D% < c}cgD4 v&NC` dVR P sLMV:O9S 看了之后,我们可以思考一些问题:
v ;q<h 1._1, _2是什么?
8Q%rBl. 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
J4-64t nZ 2._1 = 1是在做什么?
zdoJ+zRtK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
JIl<4 %A Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*hP9d;-Ar %$)[qa3 FM)Es&p& 三. 动工
YB^[HE\#y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gdu8O!9) %)Pn<! L
[=63xPxs. }T}9AQ}| template < typename T >
<9]9; class assignment
8KQ]3Z9p {
us2X:X) T value;
'n9<z)/,! public :
a19yw]hF5 assignment( const T & v) : value(v) {}
Y 7a<3> template < typename T2 >
SOq{`~,4B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~qG`~/7 } ;
Jv|uI1V F3aOKV^ a5v}w7vL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
TfD]`v`] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B} %B4&Ij =Mb1)^m iG\] dA`. class holder
D ]H@Sx {
U9d0nj9 j public :
W3XVr& template < typename T >
aIrQ=} assignment < T > operator = ( const T & t) const
6[dLj9 G% {
F
;o ^. return assignment < T > (t);
h@5mVTb}i }
.#M' } ;
'.sS"QdN %6\e_y% TTS.wBpR, 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:
Ag3[Nu1 \"]vSx> static holder _1;
v&hQ;v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~w&P]L\dB )%4%Uo_Xm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`aj;FrF 而不用手动写一个函数对象。
%_rdO(
vtvF)jlX kEH(\3,l (vq0Gl 四. 问题分析
?onaJ=mT 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。
i'GBj,: 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。
#1INOR9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<5R`E( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4z^ ?3@:K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z/#&c .?L&k|wX- 五. 问题1:一致性
N$8do? 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
PSOW}Y|q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Htg,^d 5 'W!N1W@ struct holder
:L~{Q>o {
K,uTO7Mk[ //
F/MzrK\':m template < typename T >
s*"Yi~ T & operator ()( const T & r) const
k<aKT?Ek> {
DB1GW, return (T & )r;
>/*wlY!E }
X2X.&^ } ;
{fwA=J9%KS |T!^&t 这样的话assignment也必须相应改动:
S,9}p1 hxIG0d!o template < typename Left, typename Right >
gk"0r\Eq class assignment
"A_,Ga {
ZG=B'4W Left l;
t7A ' Right r;
.~)[> public :
wzLR]<6G assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I)
mP? template < typename T2 >
']nB_x7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hD~P)@^ } ;
'dE G\?v9 l[KFK%? 同时,holder的operator=也需要改动:
3Uzb]D~u <SiD m-=E template < typename T >
3|$>2IRq assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
( K5w0 {
F[q:jY return assignment < holder, T > ( * this , t);
z93HTy9 }
Va^AEuzF #[.vfG 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},f, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F-!,U)
8.Q;o+NU return l(rhs) = r;
]Lc:M'V# 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。
fz%I'+! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k+X=8()k | aH;@V template < typename Tp >
%O5
k+~9 class constant_t
LnQm2uF {
J(BtGGU' const Tp t;
@Y/PvS8! public :
T6s~f$G constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
F_8nxQ- template < typename T >
[Z2:3*5r. const Tp & operator ()( const T & r) const
/*5t@_0fe {
t;P%&:"@M return t;
DNsDEU }
4"$K66yk@ } ;
@(XX68 &Gp~)% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x+j5vzhG) 下面就可以修改holder的operator=了
W"9?D !V~`e9[rl template < typename T >
al/3$0#U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{}Y QB'} {
SHw%u~[hu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
sb
3l4(8g
}
hg}Rh
:e-&,K 同时也要修改assignment的operator()
EleK*l <ex,@{n4 template < typename T2 >
1:-^* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
__U;fH{c 现在代码看起来就很一致了。
F$kLft[: TGnyN'P| 六. 问题2:链式操作
s>Eu[uA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
M8Y\1#~ 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。
m5HP56a 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。
EjsAV F
[@ 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。
neQ2k=ao 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x`'2oz=,F4 pWo`iM& F template < typename T >
!!Tk'=t9"3 struct result_1
(bfHxkR. {
Nrl&"IK|J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\0%)eJ } ;
8Z;wF zx7*Bnu0 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:
V1R=` 'jp nQcwxx template < typename T >
9moenkL struct ref
|RqCw7 {
!:Lb^C;/ typedef T & reference;
>SJ#
rZ } ;
ZoJ:4uo
N` template < typename T >
xwxMVp`|o struct ref < T &>
Zmf\A {
jKV,i? typedef T & reference;
]}Hcb)'j@ } ;
i][7S mN xw-x<7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[T', ZLR| 2-821Sf#h template < typename T >
E^S[8= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2BOe,giy {
c }>:>^ return l(t) = r(t);
ToIvyeFr }
}9fH`C/m 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。
D%cWw0Oq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4cK6B)X uAT01ZEm 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
EzY?=<Y( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7G}vQO _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"H>L!v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P8.tl"q 最后的布局是:
l)E
\mo
8 Add
XJnDx 09h / \
h+|3\>/@9{ Divide 5
}*l V / \
ann!"s_ _1 3
rAD5n,M] 似乎一切都解决了?不。
yG58?5\9 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。
#V[?puE@ 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。
}AG$E}~/ 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:
Kg&{
?& "Iu[)O% template < typename Right >
NtMK+y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N)A?*s'v~ Right & rt) const
I,Q"<?& {
.EVy?-
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d
-6[\S# }
xI'<4lo7Z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>%+"-bY 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。
]aq!@rDX 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。
5gW`;Cdbyc 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。
yyh
L]Uq"= 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。
8%JxXtWW` 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?
(5{ |']G 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:
I jN3 jU mnL
\c' template < class Action >
1Nx.aji class picker : public Action
vTjgW?9 {
R|H9AM
~E public :
<5/r picker( const Action & act) : Action(act) {}
h{.KPK\ // all the operator overloaded
2}]6~i } ;
A|tee@H*0 Mw7!w-1+ 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。
+Tc4+q! 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:
"5e~19 >]Hz-2b template < typename Right >
?*E Y~'I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wXDF7tJh {
)eGGA6G return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}GsZ)\!$4 }
-h*Yd) r9@O`i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gBHev1^y 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。
xBU\$ToC ;OmmXygl template < typename T > struct picker_maker
Jl&bWp^3 {
{f#{NA5 typedef picker < constant_t < T > > result;
,Ihuo5>/z } ;
( gO ?-0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tC\x9&: {
zB\g'F/ typedef picker < T > result;
KgVit+4u/ } ;
"e g`3v %@ $h?HP 下面总的结构就有了:
q#v.-013r 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。
QRdNi1&M 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。
$ZYEH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%0INtq 至此链式操作完美实现。
MLY19 ;e >1a-}>r Vj4
if@Z 七. 问题3
$/],QD_;" 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!798%T p+;Re2Uyg template < typename T1, typename T2 >
L@S"c
( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+%X_+9bd {
93x.b]]" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
x@2rfs }
?1 r@r 7GfgW02 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
wxsJB2 twt
Bt L template < typename T1, typename T2 >
lf0/0KH struct result_2
\l{*1lQ` {
mW1Sd#0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
PTA;a0A } ;
n)} J< 8Nxf2i5 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
q?8MKf[N 这个差事就留给了holder自己。
=b32E^z, riZFcVsB G6JyAC9j template < int Order >
Q'JE DH\ class holder;
Q6,rY(b6 template <>
]?-56c, class holder < 1 >
T =3te|fv {
5h1!E public :
C-qsyJgZy template < typename T >
>tr?5iKxc struct result_1
"+_]N9%) {
\bQ|O7s typedef T & result;
7;;W{W% } ;
ro@Zbm;P template < typename T1, typename T2 >
#i ?@S$ struct result_2
N$pwTyk {
|C'w] QYm typedef T1 & result;
/2>-h-zBjw } ;
7zr\AgV9 template < typename T >
U`FybP2R~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WeuV+}\b {
'`"LX!"ZO return (T & )r;
-_uL;9r }
2-llT template < typename T1, typename T2 >
Ms1G&NYP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VT3Zo%X x {
Sx;zvc return (T1 & )r1;
c/;t.+g }
}Bc'(2A;, } ;
?#}=!$p :m8ED[9b template <>
||`w MWq class holder < 2 >
><LIOFqsS {
Z<jRZH*L public :
)FWF T:P~ template < typename T >
dadOjl)S) struct result_1
aU^>kRGc {
T~"tex] typedef T & result;
;T#t)oV } ;
k%hD<_:p template < typename T1, typename T2 >
E|97zc struct result_2
P|h<|Gcp {
OOl{ typedef T2 & result;
]|u}P2 } ;
"oz@w'rG template < typename T >
7;CeQx/W)W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[2i+f< {
7S]
h:q%% return (T & )r;
nyQFS }
3
%DA { template < typename T1, typename T2 >
[ R~+p#l+Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
O b8[P= {
3;>(W return (T2 & )r2;
m*i~Vjxj-m }
R%#c~NOO } ;
?b#?Vz 7IK<9i4O /4_}wi\ 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> >。
*N>Qj-KAM_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=7e8N&-nv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^]U2Jd !-N!80 return l(i, j) = r(i, j);
iS=T/<|? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@;rVB ykM#EyN return ( int & )i;
g,,cV+ return ( int & )j;
\W= 最后执行i = j;
GK&yP%Z3 可见,参数被正确的选择了。
So`xd
*C! @b>]q$)(} 5&}icS ;Ly4Z*!2 T{)!>) 八. 中期总结
"*7I~.7U(* 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:
e\yj>tQJg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UD9h5PgT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$35Oyd3s< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
N.64aL|1 'h81\SKFK9 >hQR +vU.#C_2 -g@pJ^>: hA@X;Mh^w 九. 简化
@W.`'b- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
(XW#,=rYk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
M2s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
qh2.N}lW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ey6K@@% +-*/&|^等
%1=W#jz 2. 返回引用。
2X*epU_1h =,各种复合赋值等
xDQ$Ui. 3. 返回固定类型。
2f:'~ P56 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Yt#($}p 4. 原样返回。
ko5\*!|:lj operator,
8p5'}Lq 5. 返回解引用的类型。
VqbiZOZ@ operator*(单目)
D>|:f-Z6Z 6. 返回地址。
AGv;8'` operator&(单目)
.s!:p pwl 7. 下表访问返回类型。
v,M2|x\r} operator[]
t[Q^Xp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+$UfP(XmH operator<<和operator>>
'P~ *cr ?A 4;*V^\',9
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。
SHGO; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
C$tSsw?A ':>B%k template < typename Left >
hCDI;'ls struct value_return
YLCwo]\+> {
a 6 ]!4 template < typename T >
sW]n~kTt' struct result_1
N!m%~},s// {
V`H#|8\i typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{$EXI]f } ;
I}q-J~s #E ~FF@a template < typename T1, typename T2 >
m_Rgv.gE^ struct result_2
R80R{Ze {
y&CUT:M6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9.@(& } ;
fC-^[Af) } ;
p;5WLAF b9YpUm7# +p[~hM6? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gO/(/e>P ko:I.6- K 下面我们来剥离functor中的operator()
va<+)b\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$`oA$E3 ?UxY4m%R; return l(t) op r(t)
cpy"1=K~M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<VBw1|)$@ return op l(t)
UP`q6]P return op l(t1, t2)
$YC~02{ return l(t) op
+/X'QB$R return l(t1, t2) op
{Q-U=me\ return l(t)[r(t)]
]S:@=9JB' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H|!s. v]J# SlF 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:
Cn55%: 单目: return f(l(t), r(t));
[x)e6p) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OMZT\$9yT 双目: return f(l(t));
4tC_W!?$t return f(l(t1, t2));
xC{NIOYn' 下面就是f的实现,以operator/为例
~3%3{aa U\
L"\N 7 struct meta_divide
HUghl2L.< {
l<HRD template < typename T1, typename T2 >
C:K\-P9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
U<t-LF3 {
5_`}$"<~ return t1 / t2;
Y/^<t'o& }
n>4S P_[E7 } ;
S?{5DxilO ep?0@5D}] 这个工作可以让宏来做:
xHGoCFB 3dbf! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
VZ,T`8" template < typename T1, typename T2 > \
&8pXkD#A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9,W-KM 以后可以直接用
% n{W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$ {+.1"/[ 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
zfZDtKq (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。。。)
m=9N^_ H6I #Xj "uCQm ' 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
lkm(3y@']A 3wE8y& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-b$OHFL class unary_op : public Rettype
Q#N+5<]J)# {
1+jYpYEQW Left l;
rTm{-b)r public :
["F,|e{y$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(2li:1j r83~o/T@ template < typename T >
/ZDc=>)~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vo$66A {
/4?`F}7) return FuncType::execute(l(t));
]cr;PRyv }
=#tQIhX` DS C4 template < typename T1, typename T2 >
q(7D8xG;F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:/NN=3e {
/;4MexgB% return FuncType::execute(l(t1, t2));
[Mz;:/ }
{H V,2-z } ;
RuZ;hnE& ='0!B]<G 0vp I#q 同样还可以申明一个binary_op
F4Uk+|]Bu 3\+p1f4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~N9-an class binary_op : public Rettype
{ 9 ".o, {
F29AjW86 Left l;
1%"`
=$q% Right r;
_zh5KP[{ public :
ku?_/-ko] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]e.+u md"%S-a_dT template < typename T >
5@$4.BGcF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kDq%Y[6Z {
3(+#^aw return FuncType::execute(l(t), r(t));
r%pFq1/'! }
6t:c]G'J 'I]"=O, template < typename T1, typename T2 >
]5fM?: <l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wF8\ {
j\f$r,4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*]WXM.R8 }
LFyceFbm } ;
^gzNP#A<'o sRQh~5kM ok[=1gA#h 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
SAh054/St 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
TEyx((SK DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h)8+4?-4I 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。
AJfi,rFPg 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`uVW<z{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。。。
;6nZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b:Kw_Q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
bU ]N^og^ 下面是修改过的unary_op
_|3TC1N$n ACO4u<M) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
VtiqAh}4 class unary_op
WG
!t!1p {
4oV_b"xz~ Left l;
&hN&nH"PC ZT8Ji?_n public :
Lzx$"R- 'S7@+kJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\Z20fh2 F9P0cGDs template < typename T >
4>VZk^%b# struct result_1
yVHlT {
gvqd1?0w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v\(m"|4(i } ;
C'/M/|=Q# _SC template < typename T1, typename T2 >
?vn 0%e868 struct result_2
i
`QK'=h[ {
C2rj ]t typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/lB0>Us } ;
F[D0x26^ XYHCggy template < typename T1, typename T2 >
M
|?p3% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lzs(i2pA {
*rcuhw"^b# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_~ZQ b }
*C@[5#CA2z iW1ih QX template < typename T >
!Vr45l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I49l2> {
{L4>2rF return OpClass::execute(lt(t));
t 9n }
K=Z]#bm 0*Km}?;0- } ;
`bZU&A(`Be M=[q+A s i"` 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
]Uu(OI<) 好啦,现在才真正完美了。
fE%[j?[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
0uIV6LI 2r}uE\GN template < typename Right >
i\Pr3
7
" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2Cd
--W+= {
6"Lsui?? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?FV7|)f }
dD^_^'i 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。
j&[.2PW\ u1)TG"+0 W]D`f8r9 {nPkb5xbW u@bOEcxK 十. bind
=F%wlzF: 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。
YKe0:cWc 先来分析一下一段例子
85|95P.< +# RlX3P cl8_rt int foo( int x, int y) { return x - y;}
3W-NS~y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P10p<@? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
E]H 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。
tC?Aso 我们来写个简单的。
qBBYckS. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}^pQbFku 对于函数对象类的版本:
n-y^7'v iijd$Tv template < typename Func >
yxC Ml. struct functor_trait
n4vXm {
3j+=3n, typedef typename Func::result_type result_type;
y4/>Ol] } ;
N8kb-2 对于无参数函数的版本:
) _9e@~, v$)@AE template < typename Ret >
/=muj9|+s struct functor_trait < Ret ( * )() >
D]pK=247 {
y'_V/w s typedef Ret result_type;
hmBnV } ;
\za5:?[xB 对于单参数函数的版本:
?Rt1CDu x0u?*5-t template < typename Ret, typename V1 >
of+phMev struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&ppE|[{ {
7O8V1Tt typedef Ret result_type;
/OhaERv } ;
]Z.<c$ 对于双参数函数的版本:
84p[N8 $kkp*3{ot template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|D;"D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ZSF= {
hy$MV3LP typedef Ret result_type;
"[Qb'9/Jc } ;
.7pGx*WH^Y 等等。。。
(>rS
_#^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wRXn9 t<!+b@l5 template < typename Func >
5W[3_P+ struct func_return
IqhICC1V- {
7>PF ~= template < typename T >
:]B%
>*;} struct result_1
P"R97#C {
Y!Uu173 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PPwxk; } ;
+ ZR( ^MW\t4pZ template < typename T1, typename T2 >
,bZ"8Z"lss struct result_2
+CnyK(V {
|D;_:x9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9N~8s6Ob } ;
$6:XsrV\a } ;
wJ80};! WFU?o[k-O 6keP':bt 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z:Xj_ `p N,j>;x3xT template < typename Func, typename aPicker >
s{(ehP.Dd class binder_1
-1jjB1 {
c
}<*~w; Func fn;
hmK8jl<6 aPicker pk;
j+_S$T8w public :
n0rerI[R S2J#b"Y template < typename T >
CrnB{Z4L struct result_1
G$;>ueM {
QD$}-D[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P]pmt1a } ;
O"
%Hprx E$]a?uA: template < typename T1, typename T2 >
m>]>$=% struct result_2
eaV3)uP {
cT/3yf typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V/aQ*V{ } ;
H|PrsGW y#b;uDY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xGKfej9 b%Wd<N2 template < typename T >
jA4PDH f+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w) =eMdj\o {
KK:N [x return fn(pk(t));
u$WBc\j }
CnabD{uTf template < typename T1, typename T2 >
y._'K+nl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
90Xt_$_}s {
CdX`PQ return fn(pk(t1, t2));
B }6Kd }
~_ *H)| } ;
9aT L22U? %lXbCE:[ 7<^'DOs 一目了然不是么?
n`P`yb\f$ 最后实现bind
y7CWBTH0> 5B}3GBA (FM4 ^#6 template < typename Func, typename aPicker >
@q,)fBZq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hZ!oRWIU%G {
@(Z( /P;: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M[A-1]' }
Oc7 >S.1 [!^cd%l 2个以上参数的bind可以同理实现。
ows^W8-w 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。
6H0W`S0a gzor%)C 十一. phoenix
ppEJs Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
S,lxM,DL& doLkrEm& for_each(v.begin(), v.end(),
Ymq3ty]Pe (
S2ark,sp6 do_
Zotz?jVVr [
uii7b7[w cout << _1 << " , "
YZ0en1ly ]
>&BrCu[u .while_( -- _1),
!~kEtC cout << var( " \n " )
?RDO] I> )
Ru:n~77{ );
KL
"Y!PN: 3Q",9(D 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:
for{ 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
Po> e kz_E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
o"RJ.w:dn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T$u~E1 7k `_# dPHw3^J0j template < typename Cond, typename Actor >
<_t5:3HL class do_while
9GThyY {
0Su_#".-* Cond cd;
N3ZiGD Actor act;
[6_"^jgH public :
N?$7Z v[G template < typename T >
M2dmG< struct result_1
c)03Ms4
D {
_D-5}a" typedef int result_type;
3g;T?E } ;
YX_vv!-] A]j}' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u)7*Rj^ Hr6wgYPi template < typename T >
H "O$& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'| &,E#` {
8hZwQ[hr do
q8/ihA6: {
ms7SoYbSu act(t);
l2(.>-# }
$Buf#8)F* while (cd(t));
%bXsGPB return 0 ;
;|6FdU }
2hy NVG&$ } ;
sYW[O"oNi }C_|gd b"t")U== 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\BUqDd! 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。
R>*g\}9Zh3 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。
&
N;pH 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。
V/ +Jc(N 下面就是产生这个functor的类:
k Q~ %=pn rCE;'? Y *qG$19b template < typename Actor >
-?5$ PH class do_while_actor
Q<yAT(w {
@89I#t6A. Actor act;
!y%+GwoW public :
:c=v} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kxh 5}eB /~*Cp9F"] template < typename Cond >
/1[gn8V691 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0V3gKd7 } ;
EI\v g#qNHR P_}/#N{C 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<raG07{!* 最后,是那个do_
V!xwb:J ;R!*I% Ft)
lp>3gv class do_while_invoker
0I
@$ 0Gg {
]26mB public :
JpmB;aL#% template < typename Actor >
]n5"Z,K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]^ #`j {
zP&q7 t;> return do_while_actor < Actor > (act);
G'9{a' }
JOHRmfqR } do_;
+0"x|$f~ KmL$M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
87<9V.s2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#k9< 最后来说说怎么处理break和continue
+#s;yc#=2 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。
f ;wc{qy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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